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LED 技術(shù)指標(biāo)介紹
這是指單個(gè) LEDIF=20mA 下。隨著功率型 LED 開發(fā)應(yīng)用， 臨時(shí)以來總認(rèn)為 LED 壽命為 106 小 時(shí)。國外學(xué)者認(rèn)為以 LED 光衰減百分比數(shù)值作為壽命的依據(jù)。如 LED 光衰減為原來 35%壽命＞6000h
LED 電子顯示屏利用化合物資料制成 pn 結(jié)的光電器件。具備 pn 結(jié)結(jié)型器件的電學(xué)特性：I-V 特性、C-V 特性和光學(xué)特性：光譜響應(yīng)特性、發(fā)光光強(qiáng)指向特性、時(shí)間特性以及熱學(xué)特性。
1led 電學(xué)特性
即外加正偏壓表示低接觸電阻， 1.1I-V 特性表征 LED 芯片 pn 結(jié)制備性能主要參數(shù)。LEDI-V 特性具有非線 性、整流性質(zhì)：單向?qū)щ娦浴７粗疄楦呓佑|電阻。
當(dāng) V＜Va 外加電場尚克服不少因載流子擴(kuò)散而形成勢壘電場，
1 正向死區(qū)：圖 oa 或 oa′段）a
點(diǎn)對(duì)于 V0 為開啟電壓。此時(shí) R 很大；開啟電壓對(duì)于不同 LED 其值不同，GaA 為 1V 紅色 GaA sP 為 1.2VGaP 為 1.8VGaN 為 2.5V
2 正向工作區(qū)：電流 IF 與外加電壓呈指數(shù)關(guān)系
IF=ISeqVF/KT–1-IS 為反向飽和電流
V＞VF 正向工作區(qū) IF 隨 VF 指數(shù)上升 IF=ISeqVF/K
V＞0 時(shí)。T
3 反向死區(qū) V＜0 時(shí) pn 結(jié)加反偏壓
反向漏電流 IRV=-5V 時(shí)， V=-VR 時(shí)。GaP 為 0VGaN 為 10uA
則出現(xiàn) IR 突然增加而出現(xiàn)擊穿現(xiàn)象。由于所用化合物資料種類不同，
4 反向擊穿區(qū) V＜-VRVR
稱為反向擊穿電壓；VR 電壓對(duì)應(yīng) IR 為反向漏電流。當(dāng)反向偏壓一直增加使 V＜-VR 時(shí)。各種 LED 反向擊穿 電壓 VR 也不同。
1.2C-V 特性
使其結(jié)電容（零偏壓）C≈n+pf 左右。
鑒于 LED 芯片有
99mil250250um1010mil1111mil280280um1212mil300300um 故 pn 結(jié)面積大小不一。
C-V 特性呈二次函數(shù)關(guān)系（如圖 2 由 1MHZ 交流信號(hào)用 C-V 特性測試儀測得。
1.3 最大允許功耗 PFm
當(dāng)流過 LED 電流為 IF 管壓降為 UF 則功率消耗為 P=UFIF
外加偏壓、偏流一定促使載流子復(fù)合發(fā)出光，LED 工作時(shí)。還有一局部變?yōu)闊?，使結(jié)溫升高。若結(jié)溫為 Tj 外部環(huán)境溫度為 Ta 則當(dāng) Tj＞Ta 時(shí)，內(nèi)部熱量借助管座向外傳熱，散逸熱量（功率）可表示為 P=KTTj– Ta
1.4 響應(yīng)時(shí)間
響應(yīng)時(shí)間表征某一顯示器跟蹤外部信息變化的快慢?，F(xiàn)有幾種顯示 LCD 液晶顯示）約 10-3~10-5SCRTPDPLED 都達(dá)到 10-6~10-7Sus 級(jí)）
就是 LED 點(diǎn)亮與熄滅所延遲的時(shí)間，
① 響應(yīng)時(shí)間從使用角度來看。即圖中 trtf 圖中 t0 值很小，可忽略。
② 響應(yīng)時(shí)間主要取決于載流子壽命、器件的結(jié)電容及電路阻抗。
一直到發(fā)光亮度達(dá)到正常值的 90%所經(jīng)歷的時(shí)間。 點(diǎn)亮?xí)r間—上升時(shí)間 tr 指接通電源使發(fā) LED 光亮度達(dá)到正常的 10%開始。
LED 熄滅時(shí)間—下降時(shí)間 tf 指正常發(fā)光減弱至原來的 10%所經(jīng)歷的時(shí)間。
不同資料制得的 LED 響應(yīng)時(shí)間各不相同； GaA GaA sPGaA lA 其響應(yīng)時(shí)間＜10-9SGaP 為 10-7S 如 因此它可用在 10~100MHZ 高頻系統(tǒng)。
可描述為 Bt=BOe-t/τ，老化：LED 發(fā)光亮度隨著長時(shí)間工作而出現(xiàn)光強(qiáng)或光亮度衰減現(xiàn)象。器件 老化水平與外加恒流源的大小有關(guān)。Bt 為 t 時(shí)間后的亮度，BO 為初始亮度。通常以推算求得壽命。丈量方 法：給 LED 通以一定恒流源，通常把亮度降到 Bt=1/2BO 所經(jīng)歷的時(shí)間 t 稱為二極管的壽命。測定 t 要花很 長的時(shí)間。點(diǎn)燃 103~104 小時(shí)后，先后測得 OBt=1000~10000 代入 Bt=BOe-t/τ 求出 τ；再把 Bt=1/2BO 代 入，可求出壽命 t
白光 LED 的熒光粉
白光 LED 的顯色指數(shù)（CRI）與藍(lán)光芯片、YAG 熒光粉、相關(guān)色溫等有關(guān)，其中最重要的是 YAG 粉，不同色 溫區(qū)的 LED，用的粉及藍(lán)光芯片不一樣。目的色溫越低的管子用的粉發(fā)射峰值要越長，芯片的峰值也要長， 低于 4000K 色溫，還要另外參加發(fā)紅光的粉，以補(bǔ)償紅成分的缺乏，到達(dá)進(jìn)步顯色指數(shù)的目的，在堅(jiān)持的 芯片及粉不變的條件下，色溫越高顯色指數(shù)越高。 熒光粉在 LED 制造進(jìn)程的作用,運(yùn)用綠色熒光粉配合黃 色熒光粉和藍(lán)色 LED 芯片，可取得高亮度白光 LED；若運(yùn)用綠色熒光粉配合藍(lán)光 LED 芯片，可以間接取得 綠光；若運(yùn)用綠色熒光粉配合黃色熒光粉與藍(lán)色 LED 芯片，可以取得冷色彩白光；綠色熒光粉也可配合白 色熒光粉與藍(lán)色 LED 芯片而取得白光。
白光 LED 發(fā)光原理及技術(shù)指標(biāo)
白光是一種組合光，白光 LED 可以分為單芯片、雙芯片和三芯片等，以下將按這一分類來介紹，還將 介紹照明用白光 LED 的一些技術(shù)指標(biāo)。 白光 LED 發(fā)光原理 單芯片 InGaN(藍(lán))/YAG 熒光粉 這是一種目前較為成熟的產(chǎn)品，其中 1W 的和 5W 的 Lumileds 已有批量產(chǎn)品。這些產(chǎn)品采用芯片 倒裝結(jié)構(gòu)，提高發(fā)光效率和散熱效果。熒光粉涂覆工藝的改進(jìn)，可將色均勻性提高 10 倍。實(shí)驗(yàn)證明， 電流和溫度的增加使 LED 光譜有些藍(lán)移和紅移，但對(duì)熒光光譜影響并不大。壽命實(shí)驗(yàn)結(jié)果也較好，Φ5 的白光 LED 在工作 1.2 萬小時(shí)后， 光輸出下降 80%， 而這種功率 LED 在工作 1.2 萬小時(shí)后， 僅下降 10%， 估計(jì)工作 5 萬小時(shí)后下降 30%。這種稱為 Luxeon 的功率 LED 最高效率達(dá)到 44.3lm/w，最高光通量為 187lm，產(chǎn)業(yè)化產(chǎn)品可達(dá) 120lm，Ra 為 75-80。
InGaN(藍(lán))/紅熒光粉+綠熒光粉 Lumileds 公司采用 460nmLED 配以 SrGa2S4：Eu2+(綠色)和 SrS：Eu2+(紅色)熒光粉，色溫可達(dá)到 3000K-6000K 的較好結(jié)果，Ra 達(dá)到 82-87，較前述產(chǎn)品有所提高。
InGaN(紫外)/(紅+綠+藍(lán))熒光粉 Cree、日亞、豐田等公司均在大力研制紫外 LED。Cree 公司已生產(chǎn)出 50mW、385nm—405nm 的紫外 LED； 豐田已生產(chǎn)此類白光 LED， Ra 大于等于 90， 其 但發(fā)光效率還不夠理想； 日亞于最近制得 365nm、 1mm2、4.6V、500mA 的高功率紫外 LED，如制成白色 LED，會(huì)有較好效果。 ZnSe 和 OLED 白光器件也有進(jìn)展，但離產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)尚遠(yuǎn)。 雙芯片 可由藍(lán) LED+黃 LED、藍(lán) LED+黃綠 LED 以及藍(lán)綠 LED+黃 LED 制成，此種器件成本比較便宜， 但由于是兩種顏色 LED 形成的白光，顯色性較差，只能在顯色性要求不高的場合使用。 三芯片 (藍(lán)色+綠色+紅色)LED Philips 公司用 470nm、540nm 和 610nm 的 LED 芯片制成 Ra 大于 80 的器件，色溫可達(dá) 3500K。如用 470nm、525nm 和 635nm 的 LED 芯片，則缺少黃色調(diào)，Ra 只能達(dá)到 20 或 30。 采用波長補(bǔ)償和光通量反饋方法可使色移動(dòng)降到可接受程度。美國 TIR 公司采用 Luxeon RGB 器 件制成用于景觀照明的系統(tǒng)產(chǎn)品，用 Lumileds 制成液晶電視屏幕(22 英寸)，產(chǎn)品的性能都不錯(cuò)。 四芯片 (藍(lán)色+綠色+紅色+黃色)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 個(gè)三色芯片(R、G、B)制成 10W 的白光 LED，每個(gè)器件光通量達(dá) 130lm， 色溫為 5500K。 白光 LED 技術(shù)指標(biāo) 照明用白光 LED 不同于傳統(tǒng)的 LED 產(chǎn)品，在技術(shù)性能指標(biāo)上有一些特殊要求：光通量 一個(gè) Φ5 LED 的光通量僅為 1lm 左右，而用作照明的白光功率 LED 希望達(dá)到 1Klm。當(dāng)然，光通量為 0.1Klm 和 0.01Klm 的功率 LED 也能達(dá)到要求較低的照明需求。由于 15W 白熾燈效率較低，僅 8lm/w，所以一個(gè) 15W 白熾燈的光通量，與 25lm/w 的白光功率 LED5W 器件相當(dāng)。 發(fā)光效率 目前產(chǎn)業(yè)化產(chǎn)品已從 15lm/w 提高到 100lm/w，研究水平為 125lm/w，最高水平已達(dá) 130lm/w。 色溫 在 2500K-10000K 之間，最好是 2500K-5000K 之間。 顯色指數(shù) Ra 最好是 100。目前可以過到 85 穩(wěn)定性 波長和光通量均要求保持穩(wěn)定，但其穩(wěn)定性程度依照明場合的需求而定。 壽命 5 萬小時(shí)至 10 萬小時(shí)
LED 照明產(chǎn)業(yè)重要技術(shù)指標(biāo)規(guī)格有待完善
摘要 因應(yīng)全球環(huán)保潮流，LED 照明產(chǎn)業(yè)興起，有大量科技公司投入此新興產(chǎn)業(yè)，但由于 LED 照明信賴 性能標(biāo)準(zhǔn)未能實(shí)時(shí)訂定、妥為規(guī)范，導(dǎo)致大量產(chǎn)品無法通過考驗(yàn)、嚴(yán)重光衰收場，主要原因是無設(shè)計(jì)理論 性研究為檢視支柱，因而造成使用業(yè)主疑慮，也因此推遲產(chǎn)業(yè)發(fā)展時(shí)機(jī)。LED 照明解決方案供貨商鑫源盛 科技，提供了高性能 LED 路燈多項(xiàng)組件至燈具系統(tǒng)的各項(xiàng)重要技術(shù)指針規(guī)格數(shù)據(jù)，供業(yè)界參考。 主題索引 LED 照明 LED 照明產(chǎn)業(yè) LED 路燈 光效率 發(fā)光效率 照明產(chǎn)業(yè)
因應(yīng)全球環(huán)保潮流，LED 照明產(chǎn)業(yè)興起，有大量科技公司投 入此新興產(chǎn)業(yè)，但由于 LED 照明信賴性能標(biāo)準(zhǔn)未能實(shí)時(shí)訂定、妥為規(guī)范，導(dǎo)致大量產(chǎn)品無 法通過考驗(yàn)、嚴(yán)重光衰收場，主要原因是無設(shè)計(jì)理論性研究為檢視支柱，因而造成使用業(yè)主 疑慮， 也因此推遲產(chǎn)業(yè)發(fā)展時(shí)機(jī)。 LED 照明解決方案供貨商鑫源盛科技， 提供了高性能 LED 路燈多項(xiàng)組件至燈具系統(tǒng)的各項(xiàng)重要技術(shù)指針規(guī)格數(shù)據(jù)，供業(yè)界參考。 在 led 芯片與封裝組件發(fā)光效率關(guān)鍵技術(shù)指針部分，鑫源盛科技表示，首要的 LED 芯 片與封裝組件關(guān)鍵技術(shù)，美、日廠商均已量產(chǎn)突破發(fā)光效率 100~120lm/W 以上，超越傳統(tǒng)
最高效率的 HID 光源(發(fā)光效率 90~110lm/W)，解決目前所有燈具照度不足≧45lm/W 問題， 滿足道路照明壽命長光衰低符合國際標(biāo)準(zhǔn)平均照度， 25~40Lux 規(guī)格與節(jié)能 30~50%需求。 達(dá) 在 LED 發(fā)光效率、溫升與壽命規(guī)格關(guān)鍵技術(shù)指針部分，檢視 CREE 或 Osram LED 等業(yè) 者所公布的數(shù)據(jù)，其芯片 PN 結(jié)工作溫度 Tj＜85℃，方能確保工作壽命達(dá) 5 萬小時(shí)，且芯片 PN 結(jié)至本身導(dǎo)熱片(Tjs)溫升為 ?T＝6~15℃之間，另外 LED 光效率與工作溫度成反比性能 特性，每升高 10℃，就會(huì)導(dǎo)致光衰 5~8%并且壽命減半的嚴(yán)重后果，與一般宣傳 LED 可工 作于 100℃壽命可達(dá) 10 萬小時(shí)以上的觀念相去甚遠(yuǎn)。 在 LED 路燈系統(tǒng)熱傳散熱環(huán)境溫度關(guān)鍵技術(shù)指針部分，鑫源盛科技指出，此類燈具系 統(tǒng)工作溫度不得高于 85-10=75℃；工研院 LED 道路照明示范燈具規(guī)范規(guī)定，耐久性試驗(yàn)環(huán) 境溫度為 60℃，因此路燈散熱系統(tǒng)溫升必須小于 ?T≦15℃。 以該公司 150W LED 路燈為例，熱傳散熱系統(tǒng)溫升測試低達(dá) ?T≦12~15℃，計(jì)算其熱 阻值 Tr=0.08~0.1℃/W， 而一般設(shè)計(jì)系統(tǒng)溫升測試 ?T≒30~40℃， 計(jì)算其熱阻值 Tr=0.2~0.26℃ /W，壽命將縮短 2 倍且光衰 15%以上。另外以 350W LED 燈具測試，其散熱系統(tǒng)溫升仍能 達(dá)成 ?T＝15℃，熱阻值 Tr＝0.04℃/W。 在 LED 路燈系統(tǒng)散熱技術(shù)部份，鑫源盛科技表示，電子機(jī)器設(shè)備熱傳、散熱方法有適 用于小功率低階自然散熱方法，目前如 MR16/PAR30 由 1~70W 產(chǎn)品，系統(tǒng)溫升已高達(dá) 30~40℃。若超過 100~250W 仍使用自然散熱方法，就如同目前市面上大部分產(chǎn)品，必須使 用大量鋁合金材料增加導(dǎo)熱量和超大的熱交換面積，體積重量 15~30Kg 不等。 低階自然散熱的定律為使用越重越大面積的金屬材料來降低溫度， 效果越好， 但僅鋁合 金材料成本即增加 30~70 美元；但若改用工業(yè)級(jí)高信賴性冷氣機(jī)空調(diào)、計(jì)算機(jī) CPU 等高階 大功率產(chǎn)品所使用之主動(dòng)強(qiáng)制散熱方法，高效率、軍規(guī)的小風(fēng)扇壽命保證 5 萬小時(shí)，并具備
IP65 防水防塵等級(jí)，經(jīng)過測試，燈具系統(tǒng)溫升可低達(dá) ?T≦12~15℃，與自然散熱方法比較 降溫達(dá) 20℃，壽命將增加 2 倍且光效率亮度增加 15%以上。
在消費(fèi)中總結(jié)出來的經(jīng)歷來看，藍(lán)光與 YAG 的最佳關(guān)系如下： /nm 530±5450-455 540±5455-460 550±5460-465
YAG 發(fā)射峰值/nm 藍(lán)光峰值波長 555±5465-470 這樣做出的白
光比擬白，普通芯片廠家提供的都是主波長，峰值波長要用專門儀器測試，測出來的值普通都比主波長短 5nm 左右。熒光粉與芯片波長決議了色坐標(biāo)中一條直線，確定了熒光粉與芯片波長。只需添加增加配比都 可以調(diào)理色坐標(biāo)在此一條直線上地位。至于 AB 膠應(yīng)為 6~10g 之間的多多數(shù)量，必需視藍(lán)色芯片的功率大小 做調(diào)整。芯片功率大者，在熒光粉數(shù)量固定不變下，AB 膠數(shù)量應(yīng)較為少（例如 1：6）。反之，功率小者 AB 膠數(shù)量應(yīng)較為多（例如：1：10）。由于熒光粉目前有無機(jī)類和無機(jī)類熒光粉。若不添加無機(jī)類熒光粉 之狀況，YAG 熒光粉和 AB 膠之比例普通為 1：6~10（分量比）。此外，一般 LCE 燈具產(chǎn)品設(shè)計(jì)均未
考慮到落塵防護(hù)系統(tǒng)，必需完全防止砂塵暴、重力落塵堆積于散熱結(jié)構(gòu)，以避免導(dǎo)致 LED 過熱燒毀之問題。若散熱結(jié)構(gòu)朝向天面導(dǎo)致落塵堆積，熱累積無法發(fā)散，將可能產(chǎn)生 LED 光衰及燒毀狀況。 鑫源盛科技表示， 要解決以上問題， 可設(shè)計(jì)采用散熱結(jié)構(gòu)朝向地面來因應(yīng)。 其它抗鹽霧測試等等，現(xiàn)有產(chǎn)品經(jīng)戶外測試時(shí)間 15,000 小時(shí)后，光衰＜10%、狀況良 好。 主干道路照明光學(xué)設(shè)計(jì)亦可達(dá)到世界標(biāo)準(zhǔn)， 10 公尺高燈桿必須平均照亮橫幅 40 公尺 即 的長型路面，解決高難度光學(xué)鏡片設(shè)計(jì)，達(dá)到高寬比 1:4 之要求。另
外核心燈芯技術(shù)模塊亦 達(dá)到了輕巧化，不需依賴燈殼做為散熱體，因此燈體外型設(shè)計(jì)可任意變化形狀，達(dá)成各城市 美觀特色。
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