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什么是LED光衰,光衰怎么解决?

金鉴实验室 2023-04-28 10:33 次阅读
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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。

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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。

1、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。

2、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。

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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。

3、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。

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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。

4、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。

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