温度对LED性能影响的方案分析
来源:元器件交易网 作者:—— 时间:2012-05-04 09:52
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。
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