溫度與電流對(duì)于白光LED發(fā)光效率的影響分析

1、    溫度與電流對(duì)于白光led發(fā)光效率的影響分析    楊山摘 要 led工作過(guò)程中，較高的工作溫度或是較大的工作電流會(huì)嚴(yán)重影響發(fā)光效率。如果led顯示器工作的溫度超出芯片承載溫度，就導(dǎo)致led 顯示屏發(fā)光效率的減小，出現(xiàn)光衰現(xiàn)象，同時(shí)對(duì)led顯示屏造成損壞，而led顯示器的工作電流超出芯片的飽和電流，也會(huì)導(dǎo)致led 顯示器的損壞。因此，研究與分析溫度、電流對(duì)白光led發(fā)光效率的影響十分重要?！娟P(guān)鍵詞】溫度 電流 led 發(fā)光效率以往人們對(duì)白光的led發(fā)光效率做了許多研究，表明溫度的提升會(huì)造成芯片藍(lán)光波峰慢慢向長(zhǎng)波方向偏移，從而使芯片的發(fā)射波長(zhǎng)與熒光粉

2、激發(fā)波長(zhǎng)難以匹配，導(dǎo)致白光led的發(fā)光效率嚴(yán)重降低，而且還發(fā)現(xiàn)如果溫度超過(guò)50攝氏度時(shí)，色溫就會(huì)偏高，導(dǎo)致顯色指數(shù)變得低劣。其原因是溫度過(guò)高，藍(lán)光的波峰長(zhǎng)移，導(dǎo)致藍(lán)光的波峰變得更為平坦。筆者結(jié)合有關(guān)實(shí)驗(yàn)與理論分析，對(duì)白光led的發(fā)光效率進(jìn)行了研究，同時(shí)分析電流增大對(duì)白光led的發(fā)光效率產(chǎn)生的影響。1 實(shí)驗(yàn)試驗(yàn)中利用的芯片是1w的藍(lán)光led芯片，因?yàn)樾酒陨頃?huì)存在不同程度上的差異，所以選擇10個(gè)芯片完成恒流驅(qū)動(dòng)測(cè)試，同時(shí)對(duì)其發(fā)光的效率完成比較，分析其同一性。對(duì)于功率相對(duì)較大的led，如果通過(guò)電流比較大時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生非常多的熱量從而使led的溫度升高，造成器件的損壞。利用恒流驅(qū)動(dòng)過(guò)程中，其正向壓會(huì)在

3、溫度的不斷升高而逐漸下降，如果利用恒壓形式驅(qū)動(dòng)，那么電流就會(huì)在溫度升高情況下而逐漸升高，導(dǎo)致led的溫度急速升高，從而在很大程度上降低led的發(fā)光效率，減小led應(yīng)用壽命。2 結(jié)果和討論從分析能夠看出，電流的不斷增大，放光強(qiáng)度和電壓都會(huì)增大，如果電流達(dá)到了250ma時(shí)，持續(xù)增大電流，led發(fā)光強(qiáng)度會(huì)緩慢增加，而電壓會(huì)急速下降。對(duì)此在一定的范圍之內(nèi)驅(qū)動(dòng)電流可以在一定程度上增強(qiáng)發(fā)光強(qiáng)度，如果超過(guò)次范圍就造成led芯片的損傷，嚴(yán)重影響性能。通過(guò)1w藍(lán)光led芯片的一致性實(shí)驗(yàn)，比較光效能夠看出藍(lán)光芯片存在著相對(duì)較大的個(gè)體差異，而且一致性相對(duì)較差。結(jié)合分析，能夠看出a結(jié)構(gòu)因?yàn)樯岬男Ч容^差，其飽和電流

4、為700ma，如果電流超過(guò)700ma就會(huì)發(fā)生比較明顯的光衰現(xiàn)象。而相同的芯片在b結(jié)構(gòu)當(dāng)中，如果電流到達(dá)了1000ma時(shí)，依然沒(méi)有發(fā)生比較明顯的光衰現(xiàn)象。對(duì)此，可以得出a結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)的光衰現(xiàn)象是因?yàn)闇囟壬邔?dǎo)致的，此種芯片可以承載的最大溫度在283至393k之間。除此之外，還能夠看出，因?yàn)閎結(jié)構(gòu)具備良好的散熱效果，其飽和電流可以達(dá)到1250ma，電流低于1250ma時(shí)，溫度僅僅是367k，并未達(dá)到芯片的最大承載溫度。在b結(jié)構(gòu)中l(wèi)ed光衰一般來(lái)源自工作電流的增大。以往人們單單注重白光led顯示屏的發(fā)光效率是溫度變化造成的，同時(shí)認(rèn)為溫度的不斷升高會(huì)造成藍(lán)光芯片的發(fā)生波長(zhǎng)發(fā)生移動(dòng)，導(dǎo)致芯片發(fā)生的波長(zhǎng)與熒

5、光粉激發(fā)的波長(zhǎng)難以匹配，因此在一定程度上減小了白光led放光效率。因此可以得出即便不存在波長(zhǎng)的匹配問(wèn)題，白光led放光效率依然會(huì)受到溫度的直接影響。在相同溫度下，觀察led的發(fā)光效率，其會(huì)在工作電流不斷增大時(shí)逐漸下降。而在a結(jié)構(gòu)中l(wèi)ed處于353k之下的g-i曲線，其是內(nèi)量子的效率比較低導(dǎo)致的。在電流i的不斷增加情況下，注入勢(shì)阱中的電子數(shù)量逐漸增加，而電子的擴(kuò)散出勢(shì)阱也會(huì)不斷增加數(shù)量。因此，在一定程度上降低了芯片的內(nèi)量子效率，從而降低白光led的發(fā)光效率。由分析看出，在溫度比較低的時(shí)候，電子占據(jù)著導(dǎo)帶底部中量子態(tài)，在溫度的不斷升高情況下，電子的能量也會(huì)隨之升高，這時(shí)電子就會(huì)占據(jù)著導(dǎo)帶中的能量比

6、較高一些的量子態(tài)。而導(dǎo)帶中的小矩形k1為低溫t1之下的電子占據(jù)著相對(duì)比較低的量子態(tài)，大矩形k2為高溫t2下的電子占據(jù)著相對(duì)比較高的量子態(tài)。在溫度升高的情況下，電子會(huì)遭受熱激發(fā)從而升到比較高的能態(tài)，而電子占據(jù)著的量子態(tài)會(huì)擴(kuò)大范圍。gan基的藍(lán)光芯片發(fā)光主要是直接式的復(fù)合發(fā)光，同時(shí)電子躍遷的選取定律是kc=k。從圖中能夠得出電子占據(jù)的量子態(tài)范圍選取定律的機(jī)率會(huì)更大一些，而且發(fā)生輻射的復(fù)合機(jī)率也比較大。3 結(jié)束語(yǔ)綜上所述，合理、科學(xué)制定封裝結(jié)構(gòu)可以降低led的工作溫度，從而使led的工作電流更大一些。與此同時(shí)，還可以在理論方面加大 勢(shì)阱寬度，進(jìn)而增大內(nèi)量子的效率。只有這樣才可以確保白光led的發(fā)光效

7、率。參考文獻(xiàn)1chenmingxiang，ma zetao，liu sheng.research on localized induction heating forled packaging j.chin.j.lu-min.發(fā)光學(xué)報(bào)，2010，28（2）：241-245.（in chinese）.2yu binha，i wangyaohao.junction temperature and thermal resistance restrict the developing of high power led j.chin.j.lumin.發(fā)光學(xué)報(bào)，2011，26（6）：761-766.（in chinese）.3中華人民共和國(guó)電子行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).sj/t_11281_2003-led 顯示屏測(cè)試方法s.北京：中華人