温度对LED性能影响的方案分析

温度对LED性能影响的方案分析

        与传统光源相比，LED光源为固体冷光源，具有寿命长，光效高，无辐射，功耗低，抗冲击和抗震性能好，可靠性高等特性。在全球提倡绿色照明的今天，LED作为新型绿色照明光源受到全球的追捧。然而，在LED高速发展的同时，如何进一步提高LED的寿命及可靠性确是迫在眉睫的事。本文从理论和实验出发，研究并分析了温度对LED性能的影响，从而提出可以提高LED的寿命和可靠性问题的方法。

　　1 LED发光原理

　　LED是一种半导体二极管，核心发光部分为P型和N型半导体构成的PN结，LED除了具有一般PN结特性外，还具有发光特性。在正向电压下，电子由N区注入P区.空穴由P区注入N区。进入对方区域的少数载流子与多数载流子复合而发出光子。

　　2 温度对LED性能的影响

　　2. 1 温度对LED发光强度的影响

　　当PN结温度上升时，半导体的晶格振动幅度增加，当原子的振动能量高于一定值时，电子从激发态跃迁到基态时会与晶格原子(或离子)交换能量，发生无辐射跃迁。这种过程的几率随温度的增加而呈指数式增加。因此，当温度上升到一定程度之后，半导体的尢辐射跃迁增加，内量子效率降低，从而导致发光强度下降。

　　当温度上升时，LED封装用环氧树脂会逐渐变性，发黄，从而影响环氧树脂的透光性能，导致外量子效率降低，发光强度下降。

　　2. 2 温度对LED正向电压的影响

　　正向电压是判定LED性能的一个重要参数。通常InGaA1P LED 20 mA正向电流下的正向电压在1.8～2. 2 V之间，InGaN LED的正向电压处在3.0～3 6 V之间。在小电流近似下，LED的正向电压可表示为：

　　式中，Vf为正向电压，If为正向电流，I0为反向饱和电流，q为电子电荷，k是玻尔兹曼常数，Rs是串联电阻，n是表征PN结完美性的一个参量，处在1～2之间。式(1)右边的反向饱和电流I0与温度密切相关，I0值随温度的升高而增大，导致正向电压Vf下降。