LED技术指标.pdf

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1、LED技术指标介绍这是指单个LEDIF=20mA 下。随着功率型LED开发应用，临时以来总认为LED寿命为 106 小时。国外学者认为以LED光衰减百分比数值作为寿命的依据。如LED光衰减为原来35%寿命 6000h LED电子显示屏利用化合物资料制成pn 结的光电器件。具备pn 结结型器件的电学特性：I-V特性、C-V 特性和光学特性：光谱响应特性、发光光强指向特性、时间特性以及热学特性。1led电学特性即外加正偏压表示低接触电阻，1.1I-V特性表征 LED芯片 pn 结制备性能主要参数。LEDI-V 特性具有非线性、整流性质：单向导电性。反之为高接触电阻。当 V Va外加电场尚克服不少因

2、载流子扩散而形成势垒电场，1正向死区：图oa 或 oa段）a点对于 V0为开启电压。此时R很大；开启电压对于不同LED其值不同，GaA 为 1V 红色 GaA sP为 1.2VGaP为 1.8VGaN为 2.5V 2正向工作区：电流IF 与外加电压呈指数关系 IF=ISeqVF/KT1-IS 为反向饱和电流VVF正向工作区IF 随 VF指数上升 IF=ISeqVF/K V0 时。T 3反向死区 V 0 时 pn结加反偏压反向漏电流IRV=-5V 时，V=-VR 时。GaP为 0VGaN 为 10uA 则出现 IR 突然增加而出现击穿现象。由于所用化合物资料种类不同，4反向击穿区 V-VRVR称

3、为反向击穿电压；VR电压对应IR 为反向漏电流。当反向偏压一直增加使V-VR 时。各种 LED反向击穿电压 VR也不同。1.2C-V特性使其结电容（零偏压）C n+pf左右。鉴于 LED芯片有99mil250250um1010mil1111mil280280um1212mil300300um故 pn 结面积大小不一。C-V特性呈二次函数关系（如图2 由 1MHZ交流信号用C-V 特性测试仪测得。1.3最大允许功耗PFm 当流过 LED电流为 IF 管压降为 UF则功率消耗为P=UFIF 外加偏压、偏流一定促使载流子复合发出光，LED工作时。还有一局部变为热，使结温升高。若结温为Tj外部环境温度

4、为Ta 则当 Tj Ta 时，内部热量借助管座向外传热，散逸热量（功率）可表示为P=KTTj Ta 1.4响应时间响应时间表征某一显示器跟踪外部信息变化的快慢。现有几种显示LCD液晶显示）约10-310-5SCRTPDPLED 都达到 10-610-7Sus 级）就是 LED点亮与熄灭所延迟的时间，响应时间从使用角度来看。即图中trtf图中 t0 值很小，可忽略。响应时间主要取决于载流子寿命、器件的结电容及电路阻抗。一直到发光亮度达到正常值的90%所经历的时间。LED点亮时间上升时间tr 指接通电源使发光亮度达到正常的10%开始。LED熄灭时间下降时间tf指正常发光减弱至原来的10%所经历的时

5、间。不同资料制得的LED响应时间各不相同；如 GaA GaA sPGaA lA 其响应时间 10-9SGaP为 10-7S因此它可用在10100MHZ 高频系统。可描述为 Bt=BOe-t/，老化：LED发光亮度随着长时间工作而出现光强或光亮度衰减现象。器件老化水平与外加恒流源的大小有关。Bt 为 t 时间后的亮度，BO为初始亮度。通常以推算求得寿命。丈量方法：给 LED通以一定恒流源，通常把亮度降到Bt=1/2BO 所经历的时间t 称为二极管的寿命。测定t 要花很长的时间。点燃103104 小时后，先后测得OBt=100010000代入 Bt=BOe-t/求出；再把 Bt=1/2BO 代入，

6、可求出寿命t 白光 LED的荧光粉白光 LED的显色指数（CRI）与蓝光芯片、YAG 荧光粉、相关色温等有关，其中最重要的是YAG粉，不同色温区的 LED，用的粉及蓝光芯片不一样。目的色温越低的管子用的粉发射峰值要越长，芯片的峰值也要长，低于 4000K色温，还要另外参加发红光的粉，以补偿红成分的缺乏，到达进步显色指数的目的，在坚持的芯片及粉不变的条件下，色温越高显色指数越高。荧光粉在 LED制造进程的作用,运用绿色荧光粉配合黄色荧光粉和蓝色LED芯片，可取得高亮度白光LED；若运用绿色荧光粉配合蓝光LED芯片，可以间接取得绿光；若运用绿色荧光粉配合黄色荧光粉与蓝色LED芯片，可以取得冷色彩白

7、光；绿色荧光粉也可配合白色荧光粉与蓝色LED芯片而取得白光。白光 LED 发光原理及技术指标白光是一种组合光，白光LED 可以分为单芯片、双芯片和三芯片等，以下将按这一分类来介绍，还将介绍照明用白光LED 的一些技术指标。白光 LED 发光原理单芯片InGaN(蓝)/YAG 荧光粉这是一种目前较为成熟的产品，其中1W 的和 5W 的 Lumileds 已有批量产品。这些产品采用芯片倒装结构，提高发光效率和散热效果。荧光粉涂覆工艺的改进，可将色均匀性提高10 倍。实验证明，电流和温度的增加使LED 光谱有些蓝移和红移，但对荧光光谱影响并不大。寿命实验结果也较好，5的白光 LED 在工作 1.2

8、万小时后，光输出下降80%，而这种功率LED 在工作 1.2 万小时后，仅下降 10%，估计工作 5 万小时后下降30%。这种称为Luxeon 的功率 LED 最高效率达到44.3lm/w，最高光通量为187lm，产业化产品可达120lm，Ra 为 75-80。InGaN(蓝)/红荧光粉+绿荧光粉Lumileds 公司采用 460nmLED 配以 SrGa2S4：Eu2+(绿色)和 SrS：Eu2+(红色)荧光粉，色温可达到3000K-6000K 的较好结果，Ra达到 82-87，较前述产品有所提高。InGaN(紫外)/(红+绿+蓝)荧光粉Cree、日亚、丰田等公司均在大力研制紫外LED。Cr

9、ee 公司已生产出50mW、385nm405nm的紫外LED；丰田已生产此类白光LED，其 Ra 大于等于 90，但发光效率还不够理想；日亚于最近制得365nm、1mm2、4.6V、500mA 的高功率紫外LED，如制成白色LED，会有较好效果。ZnSe 和 OLED 白光器件也有进展，但离产业化生产尚远。双芯片可由蓝LED+黄 LED、蓝 LED+黄绿 LED 以及蓝绿 LED+黄 LED 制成，此种器件成本比较便宜，但由于是两种颜色LED 形成的白光，显色性较差，只能在显色性要求不高的场合使用。三芯片(蓝色+绿色+红色)LED Philips 公司用 470nm、540nm 和 610nm

10、 的 LED 芯片制成 Ra大于 80 的器件，色温可达3500K。如用470nm、525nm 和 635nm 的 LED 芯片，则缺少黄色调，Ra 只能达到 20 或 30。采用波长补偿和光通量反馈方法可使色移动降到可接受程度。美国TIR 公司采用 Luxeon RGB 器件制成用于景观照明的系统产品，用Lumileds 制成液晶电视屏幕(22 英寸)，产品的性能都不错。四芯片(蓝色+绿色+红色+黄色)LED 采用465nm、535nm、590nm 和 625nm LED 芯片可制成Ra大于 90 的白光 LED。此外，Norlux 公司用 90 个三色芯片(R、G、B)制成 10W 的白光

11、 LED，每个器件光通量达130lm，色温为 5500K。白光 LED 技术指标照明用白光LED 不同于传统的LED 产品，在技术性能指标上有一些特殊要求：光通量一个 5 LED 的光通量仅为1lm 左右，而用作照明的白光功率LED 希望达到 1Klm。当然，光通量为0.1Klm 和0.01Klm 的功率 LED 也能达到要求较低的照明需求。由于15W 白炽灯效率较低，仅8lm/w，所以一个15W 白炽灯的光通量，与25lm/w 的白光功率LED5W 器件相当。发光效率目前产业化产品已从15lm/w 提高到 100lm/w，研究水平为125lm/w，最高水平已达130lm/w。色温在 2500

12、K-10000K 之间，最好是2500K-5000K 之间。显色指数Ra 最好是 100。目前可以过到85 稳定性波长和光通量均要求保持稳定，但其稳定性程度依照明场合的需求而定。寿命5 万小时至 10 万小时LED 照明产业重要技术指标规格有待完善摘要因应全球环保潮流，LED 照明产业兴起，有大量科技公司投入此新兴产业，但由于 LED 照明信赖性能标准未能实时订定、妥为规范，导致大量产品无法通过考验、严重光衰收场，主要原因是无设计理论性研究为检视支柱，因而造成使用业主疑虑，也因此推迟产业发展时机。LED 照明解决方案供货商鑫源盛科技，提供了高性能LED 路灯多项组件至灯具系统的各项重要技术指针

13、规格数据，供业界参考。主题索引LED 照明LED 照明产业LED 路灯光效率发光效率照明产业因应全球环保潮流，LED 照明 产业兴起，有大量科技公司投入此新兴产业，但由于LED 照明 信赖性能标准未能实时订定、妥为规范，导致大量产品无法通过考验、严重光衰收场，主要原因是无设计理论性研究为检视支柱，因而造成使用业主疑虑，也因此推迟产业发展时机。LED 照明解决方案供货商鑫源盛科技，提供了高性能LED路灯多项组件至灯具系统的各项重要技术指针规格数据，供业界参考。在 led 芯片与封装组件发光效率关键技术指针部分，鑫源盛科技表示，首要的LED 芯片与封装组件关键技术，美、日厂商均已量产突破发光效率1

14、00120lm/W 以上，超越传统最高效率的HID 光源(发光效率90110lm/W)，解决目前所有灯具照度不足45lm/W 问题，满足道路照明寿命长光衰低符合国际标准平均照度，达 2540Lux 规格与节能3050%需求。在 LED 发光效率、温升与寿命规格关键技术指针部分，检视 CREE 或 Osram LED 等业者所公布的数据，其芯片 PN 结工作温度Tj85，方能确保工作寿命达5 万小时，且芯片PN 结至本身导热片(Tjs)温升为 T615之间，另外LED 光效率与工作温度成反比性能特性，每升高10，就会导致光衰58%并且寿命减半的严重后果，与一般宣传LED 可工作于 100寿命可达

15、10 万小时以上的观念相去甚远。在 LED 路灯系统热传散热环境温度关键技术指针部分，鑫源盛科技指出，此类灯具系统工作温度不得高于85-10=75；工研院LED 道路照明示范灯具规范规定，耐久性试验环境温度为60，因此路灯散热系统温升必须小于T15。以该公司150W LED 路灯为例，热传散热系统温升测试低达T 1215，计算其热阻值 Tr=0.080.1/W，而一般设计系统温升测试T3040，计算其热阻值Tr=0.20.26/W，寿命将缩短2 倍且光衰15%以上。另外以350W LED 灯具测试，其散热系统温升仍能达成 T 15，热阻值Tr0.04/W。在 LED 路灯系统散热技术部份，鑫源

16、盛科技表示，电子机器设备热传、散热方法有适用于小功率低阶自然散热方法，目前如MR16/PAR30 由 170W 产品，系统温升已高达3040。若超过100250W 仍使用自然散热方法，就如同目前市面上大部分产品，必须使用大量铝合金材料增加导热量和超大的热交换面积，体积重量1530Kg 不等。低阶自然散热的定律为使用越重越大面积的金属材料来降低温度，效果越好，但仅铝合金材料成本即增加3070 美元；但若改用工业级高信赖性冷气机空调、计算机CPU 等高阶大功率产品所使用之主动强制散热方法，高效率、军规的小风扇寿命保证5 万小时，并具备IP65 防水防尘等级，经过测试，灯具系统温升可低达T1215，

17、与自然散热方法比较降温达 20，寿命将增加2 倍且光效率亮度增加15%以上。在消费中总结出来的经历来看，蓝光与YAG的最佳关系如下：YAG发射峰值/nm 蓝光峰值波长/nm 5305450-455 5405455-460 5505460-465 5555465-470 这样做出的白光比拟白，普通芯片厂家提供的都是主波长，峰值波长要用专门仪器测试，测出来的值普通都比主波长短5nm左右。荧光粉与芯片波长决议了色坐标中一条直线，确定了荧光粉与芯片波长。只需添加增加配比都可以调理色坐标在此一条直线上地位。至于 AB胶应为 610g 之间的多多数量，必需视蓝色芯片的功率大小做调整。芯片功率大者，在荧光粉

18、数量固定不变下，AB胶数量应较为少（例如1：6）。反之，功率小者AB胶数量应较为多（例如：1：10）。由于荧光粉目前有无机类和无机类荧光粉。若不添加无机类荧光粉之状况，YAG荧光粉和 AB胶之比例普通为1：610（分量比）。此外，一般LCE 灯具产品设计均未考虑到落尘防护系统，必需完全防止砂尘暴、重力落尘堆积于散热结构，以避免导致LED过热烧毁之问题。若散热结构朝向天面导致落尘堆积，热累积无法发散，将可能产生LED光衰及烧毁状况。鑫源盛科技表示，要解决以上问题，可设计采用散热结构朝向地面来因应。其它抗盐雾测试等等，现有产品经户外测试时间15,000 小时后，光衰10%、状况良好。主干道路照明光学设计亦可达到世界标准，即 10 公尺高灯杆必须平均照亮横幅40 公尺的长型路面，解决高难度光学镜片设计，达到高宽比1:4 之要求。另外核心灯芯技术模块亦达到了轻巧化，不需依赖灯壳做为散热体，因此灯体外型设计可任意变化形状，达成各城市美观特色。