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什么是LED光衰?如何解决光衰?

kaikai 2024-5-10 09:57:45
光衰在LED行业是个常见的问题,它常常会让人们觉得头疼不已,LED灯光衰和LED灯珠寿命又有什么关系呢?我们又该如何解决光衰的问题呢?最后找到了一个比较好的方法,就是看图说话。

光衰曲线图

由图可知LED光衰与其结温有一定关系,所谓结温即半导体PN结,结温愈高光衰发生愈早即寿命愈短。从图上可以看出,假如结温为105度,亮度降至70%的寿命只有一万多小时,95度就有2万小时,而结温降低到75度,寿命就有5万小时,65度时更可以延长至9万小时。因此,延长寿命,关键在于降低结温。

一、如何才能延长LED的寿命

所以我们买LED灯具(所有的不特指LED射灯)的时候,一定要看它的散热设计好不好。

由图中可以得出结论,要延长其寿命的关键是要降低其结温。而降低结温的关键就是要有好的散热器,能够及时地把LED产生的热散发出去。

这里并不是准备探讨怎样设计散热器,只是探讨哪个散热器散热效果更好。在实际应用中,都会遇到结温测量的难题,如果我们能测出任意类型散热器能到达的结温的话,不仅能对各类散热器散热效果进行对比,并且可以了解使用该散热器后可达到的LED寿命。


二、如何测量结温

结温看上去是一个温度测量问题,可是要测量的结温在LED的内部,总不能拿一个温度计或热电偶放进PN结来测量它的温度。当然它的外壳温度还是可以用热电偶测量的,然后根据给出的热阻Rjc(结到外壳),可以推算出它的结温。

但散热器装完后问题又复杂化。由于一般LED都焊在铝基板上,铝基板装在散热器中,如果仅能测出散热器外壳温度的话,为了推算出结温,需要了解大量热阻数值。包括Rjc(结到外壳),Rcm(外壳至铝基板之间实际上也应含有薄膜印制版热阻),Rms(铝基板到散热器),Rsa(散热器到空气),只要有一项数据不准确,就会影响测试的准确性。

下图给出了LED到散热器各个热阻的示意图。其中合并了很多热阻,使得其精确度更加受到限制。也就是说,要从测得的散热器表面温度来推测结温的精确度就更差。

LED到散热器各个热阻的示意图

好在还有一种间接的测温方式——测电压。那么,结温与哪一种电压相关?这个关系又是怎么样的呢?先说LED伏安特性。

三、LED伏安特性的温度系数

我们知道LED就是半导体二极管,与所有二极管一样一个伏安特性,与所有半导体二极管相同,这种伏安特性具有温度特性。表现为气温升高时伏安特性向左偏移。图中绘制LED伏安特性温度特征。


假定对LED以Io恒流供电,在结温为T1时,电压为V1,而当结温升高为T2时,整个伏安特性左移,电流Io不变,电压变为V2。这两个电压差被温度去除,就可以得到其温度系数,以mV/oC表示。对于普通硅二极管,这个温度系数大约为-2mV/oC。但是LED大多数不是用硅材料制成的,所以它的温度系数也要另外去测定。幸好各家LED厂家的数据表中大多给出了它的温度系数。

四、如何来预测这个灯具的寿命

根据结温推算寿命似乎应该是非常简单的事,只需查看图1中的曲线即可得知与95度结温相对应的寿命,LED可获得2万小时。


最大问题在于LED灯散热器散热效率随着时间推移,散热效率不断下降。又由于户外紫外线较强,LED寿命亦较短。紫外线在封装环氧树脂老化过程中主要发挥了巨大作用,如果使用硅胶则能得到改善。紫外线在荧光粉老化过程中也会产生一些不好的影响,但是并不十分严重。

不过,这种方法用来相对比较两种散热器的散热效果是比较有效的。很明显,伏安特性左移越小的散热器,其散热效果就越好。另外,对于预测室内LED灯具的寿命也还是有一定的准确度的。

END
金鉴实验室是一家专注于光电半导体芯片和器件失效分析的新业态的科研检测机构,具备国家认可及授权的CMA/CNAS资质,并是工信部认定的“国家中小企业公共服务示范平台”,广东省工信厅认定的“LED失效分析公共服务示范平台”,广州市中级人民法院司法鉴定专业委托机构,被喻为“LED行业福尔摩斯,专破质量大案要案”。

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