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LED 温度特性的测试

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LED 温度特性的测试
梅 毅 陈郁阳 袁 川 刘木清(复旦大学电光源研究所, 上海 200433)

摘 要: 本文介绍了对多种型号LED 在不同环境温度条件下色度参数的测试过程。通过分析实验数据, 总结了LED 输出光通、色温等受环境温度影响的变化规律, 并讨论了LED 温度测试过程需要注意的问题。
关键词: LED; 光通量; 相关色温; 色坐标; 温度特性

Measurement of LEDs’Temperature Characteristics
Mei Yi  Chen Yuyang  Yuan Chuan  Liu Muqing ( Fudan University Department of Light Source and Illuminating Engineering , Shanghai  200433)
Abstract:The paper introduces the measurement process of various types of LEDs’temperature characteristics. By analyzing the results , a conclusion of relationship between LEDs’chromatic parameters and ambient temperature is given. And some consideration during LED measurement is discussed.
Key words : LED ; luminous flux ; correlated color temperature ; chromaticity coordinate ; temperature characteristic

1  引言
发光二极管(Light Emitting Diodes , LED) 是一种能发光的半导体二极管, 当注入PN 结的少数载流子与多数载流子复合时, 就会发光, 是一种直接把电能转化为光和辐射能的发光器件。其相对白炽灯等传统光源具有功耗小、寿命长、体积小、重量轻、工作电压低、发光响应时间短, 光色纯等一系列特性。LED 目前已广泛应用在指示灯、显示屏、交通信号灯等诸多领域。随着高效、大功率LED 技术的不断突破, LED 将有可能成为未来应用广泛的新型光源。
LED 光源是一个温度依赖性较强的光源。温度的浮动可能会导致光输出的显著变化和发光峰值波长的漂移等现象。因此, 对LED 温度特性的测试是十分有意义的。随着LED 产业飞速发展并逐步进入照明领域, 对大功率LED 温度特性进行测量更具有极为重要的现实意义。

本文利用复旦大学电光源研究所设计开发的颜色分析仪以及LED 驱动电路, 对不同颜色与不同功率LED 在宽温度范围内光通量的变化进行测试并对实验结果进行分析讨论。

2  实验
2.1.1  LED 温度测试装置
LED 温度测试系统由恒温箱、积分球、驱动电路、LED 光源、温度计、光谱仪、颜色分析软件组成。

....

3  结论
由实验结果可以发现: 在恒流驱动条件下, 被测LED 输出光通随环境温度升高而下降, 下降幅度因LED 型号而异。这是因为基于目前的半导体制造技术, LED 输入功率中大约80 %至85 % 的能量通过热传导方式散发出去, 而不能像白炽灯一样的辐射散热。这样LED 的稳定性便很容易受自身散热及环境温度影响。随环境温度升高, LED 相对色温除白光色温升高外均有所降低。同时, LED 发光波长也受到影响, 除蓝光LED 的波长随环境温度的升高而向短波方向漂移外其他则向长波方向漂移, 改变量约为0105nmPK。这是LED 输出光谱相对能量分布随温度改变之故。

在实验中为了准确测定数据, 需要注意如下几点:
首先, 实验中认为温度计示数即为LED 环境温度,故而要求温度计探头摆放位置尽量靠近LED ,但又不能过多地受LED 自身热量影响。
其次, 当LED 刚点亮时, 结温会随能量的消耗而增加进而影响输出光通, 这需要几秒钟或几分钟的时间才能使输出达到热平衡。具体的点灯稳定时间因LED 型号与测试环境而异。为了便于比对, 实验中统一测量设定环境温度下点灯一分钟后的数据。
另外, 实验目的是比较输出光通量相对值, 故无需关心光通量实际大小。只需假定常温下输出光通为100 % , 测量高低温条件下光通相对值即可。
第18 卷第1 期梅 毅等: LED 温度特性的测试19 热设计 https://www.resheji.com

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