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代孕价格公司_电流对功率型白光LED光学参数的影响分析

11-23 LED技术

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进入21世纪,随着半导体技术和封装技术的不断进步,长期用于指示和显示的半导体光源正向照明领域发展。以功率型白光LED为代表的半导体照明新兴产品,其在照明市场的发展潜力值得期待。获得白光LED常用的途径是在蓝光LED芯片表面上涂覆一层$荧光粉(YAG:Ce3+)。功率型LED与普通LED相比,芯片尺寸较大,需要更大的驱动电流,以发出更明亮的光,但伴随着产生更多的热量会对功率型白光LED的光学电学参数及器件的稳定性有影响。

  目前,LED光学参数的测量方法在国内外还处在探讨之中,LED是一种电致发光器件,当电子与空穴发生辐射复合时,能量以光子形式发出,所以注入电流对LED发光的光学特性有直接影响。

  1、对色坐标的影响

  现在LED的发光颜色越来越丰富,LED的色坐标参数是LED重要的物理参数之一,随着注入电流的增加,器件出光的色坐标在一定程度上减小,如图1所示。


图1 色坐标随电流的变化

  2、对色温的影响

  当一绝对黑体加热时,发出光的颜色与被测试光源光色相近时,为帮忙厂商抢攻全球商场,工研院在2008年提出全球第1份LED路灯规范,并向波兰、泰国、菲律宾等国推行,该黑体的温度称为光源的相关色温。就目前最常采用的实现白光的方案而言,当涂覆的$荧光粉较多时,出射的白光光谱中蓝光成分较少,器件色温较低;当$荧光粉较少时,出射的白光光谱中蓝光成分较多,色温较高。


图2 相关色温与正向电流的关系

  从图2中可以看出,随着器件的驱动电流增加,功率型白光LED的色温从100mA电流时的5636K增加到350mA电流时的5734K。这是因为,电流加大后,芯片发出的蓝光增多,$荧光粉层的厚度是一定的,则在出射的白光中蓝光成份增加,从而使器件的色温增加。

  3、对主波长的影响

  在CIE1931色度图中,由标准白光点E(0.333,0.333)与测得的色坐标点连接并延伸,与380~760nm的光谱轨迹相交,交点所在处的波长即为该色坐标点的主波长。

  随着电流增加,器件出光的主波长在减小,这是因为电流增加,色坐标减小,标准白光点和色坐标点的连线的延长线与380~760nm的光谱轨迹相交点对应的波长值变小。


图3 主波长与电流的关系曲线


图4 光通量与电流的关系曲线

  4、对光通量的影响

  发光二极管在LED(Light-Emitting-Diode中文意思为发光二极管)是一种能够将电能转化为可见光的半导体,调节光通量方面具有一定的优势,器件的光通量随着电流增加而增加,在100mA~250mA,光通量增加率为126.2%;从250mA~350mA时,电流的增加辐度较小且呈非线性增加,增加率为30.4%。PN结是发光二极管的核心部分,电流增加后,注入到发光区的电子和空穴数量增加,发生辐射复合的数量也会增加,器件的光通量增加。但当注入电流继续增加到某一值时,光通量输出不再增加,趋于饱和。


图5 电流对发光效率的影响

  5、对发光效率的影响

  当电流增加时,注入发光区的电子发生非辐射复合的几率变大,使器件的内量子效率降低,同时,由于电流增加导致器件的温度升高,使荧光粉的量子效率降低并进一步增加了非辐射复合的几率。在图5中,由于驱动电流在正常的工作电流内,器件的发光效率虽有一定的降低,但变化的幅度并不大。

  6、对峰值波长的影响

  在LED发光谱中,最高峰对应的波长称为LED的峰值波长。在测试峰值波长时,都是点亮1分钟后才开始测试的,这是由于同时考虑了时间和电流的影响,长时间加热导致了峰值波长向长波方向偏移,而电流的增加使峰值波长向短波方向偏移。蓝光LED器件都是以GaN基制成的,GaN基发光器件稳定性较好,在热平衡时,不同的电流,器件发光峰位置几乎不变。

  7、对显色指数的影响

  显色指数(Ra)也是白色照明光源的一个重要指标,它是用来测量光源照到被照射物体上面,还原被照射物体所有颜色能力的指标,作为照明用的光源要求显色指数越高越好,一般要求80以上,国际照明委员会(CIE)推荐的参考光源是Planck黑体辐射体,日常生活中的白炽灯的显色指数接近100。


图6 电流对显色指数的影响

  由于蓝光LED与$荧光粉组成的白光系统,其光谱中缺少红光成分,显色指数还不理想,这也是目前业界研究的重点课题。显色指数与光谱成分有关,电流增加但并不影响出光的光谱的分布,所以器件的显色指数几乎没有变化。

  8、小结

  LED是一种电致发光器件,与2012年行业整体亏损三成相比,如今的LED行业正开始迎来景气度的回升。据上证资讯统计,器件发光的各光学参数与流过器件的电流有直接的关系。随着电流的增加,功率型白光LED的色温会有一定的升高,色坐标(x,y)小,光通量增加但发光效率降低。作为照明用的功率型白光LED的主要技术指标随电的变化而变化,但变化幅度不大,基本保持稳定,另外白光LED具有节能、长寿命和无污染等优点,所以白光LED是下一代照明光源的理想选择。


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