为了便于研究温度对光通量的影响,绘制出光通量对温度的曲线,如图5所示。在光通量随温度变化的曲线图中,光通量与温度呈现出线性关系,并且四只散热器样品的曲线斜率几乎相同,但是截距不同。
中国照明网技术论文·LED照明对图5四条曲线进行线性拟合,得到它们的光通量温度系数K分别为-0.35227,-0.30690,-0.31457,-0.31763lm/℃。拟合的结果表明,四只散热器样品的光通量随温度的变化趋势一致。由此我们推断,对于同种芯片和同种材料的散热器,LED光通量的温度系数与散热器的大小和形状无关。利用散热器温度来计算照明用白光LED光通量的方程:
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式中,Φ(t)表示在散热器温度为t时LED模块的光通量;K表示光通量温度系数,根据本文所选用的芯片与散热器,其值为(-0.33±0.02)lm/℃;t0表示散热器的初始温度;Φ0表示LED模块的初始光通量。
中国照明网技术论文·LED照明 中国照明网技术论文·LED照明图5 LED光通量随温度的变化曲线
中国照明网技术论文·LED照明由图3、图4、图5可知,对于LED模块:1)散热器的温度经一段时间后会达到热平衡状态,其时间的长短取决于散热器的大小和形状。2)散热器的热平衡温度决定LED输出的光通量,可以利用散热器热平衡温度根据上述公式计算LED模块光通量。3)散热器的大小、形状是影响热平衡温度的重要因素。4)在LED模块中,光通量与温度成线性关系,对同种材料的散热器,其大小、形状对光通量温度系数K影响不大。
中国照明网技术论文·LED照明3.2 温度对电学参数的影响
中国照明网技术论文·LED照明对于单色LED芯片,在输入电流恒定的条件下,很多半导体器件的结电压与温度具有良好的线性关系。发光材料、衬底材料、发光波长、芯片尺寸都会影响LED的电压温度系数,但是对于同类芯片,其电压温度系数基本一致。在本实验中采用商用大功率白光LED,研究散热器温度对其电学参数的影响,根据PMS-50光谱分析系统记录的数据,将电压随温度的变化绘制成曲线图,如图6所示。利用350mA恒流驱动的LED,不考虑LED系统中欧姆接触引起的压降,此时的驱动电压计算方法为
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图6 LED正向电压随温度的变化
中国照明网技术论文·LED照明式中,n为理论因子,其值会随着正向电压变化情况有很大不同。Io为反向饱和电流。k为玻耳兹曼常数。如图6所示,在本实验中,驱动电流IF=350mA保持不变,随着温度升高,驱动电压下降,说明反向饱和电流在快速增大。
中国照明网技术论文·LED照明从图6可以发现,在温度升高的过程中,正向电压呈下降的趋势,散热器温度与驱动电压表现出线性关系。通过线性拟合,电压温度系数分别为-0.0056539,-0.0065506,-0.0067925,-0.0069680V/℃。正向电压的下降程度由于散热器的型号不同而不同。2、3、4号散热器由于体积相对较大,而最后的热平衡温度较低(图3),所以在整个过程中,LED的正向电压下降幅度小;1号散热器由于体积较小,稳定时的热平衡温度较高,所以在这个过程中,LED两端的电压变化较大。同时,四样品的功率和光效也呈现出了降低的趋势,在达到热平衡后,其功率和光效呈现出稳定状态,如图7(a)所示。
中国照明网技术论文·LED照明 中国照明网技术论文·LED照明图7 LED模块的功率(a)和光效(b)变化趋势
中国照明网技术论文·LED照明由于p-n结产生的热量不能及时散发出去,导致电子与空穴的复合几率降低,发光效率降低,图7(b)为四样品的发光效率变化趋势。由图5与图6,LED照明系统光通量、电压与温度都具有线性关系,在350mA恒流驱动条件下,其发光效率与温度同样具有线性关系,如图8。经线性拟合,光效温度系数分别为-0.073556,-0.05342,-0.054793,-0.055203lm·℃·W-1。
中国照明网技术论文·LED照明 中国照明网技术论文·LED照明图8 LED发光效率与温度的关系
中国照明网技术论文·LED照明4 结 论
中国照明网技术论文·LED照明照明用大功率白光LED温度对光电参数的影响进行研究。利用不同型号的散热器来控制LED模块的热平衡温度,分析了温度对其光电参数的影响。研究发现散热器的大小、形状决定了LED模块热平衡温度;在LED模块电源接通时,LED光通量、电压、功率、光效均有急剧下降的一段时间,最终稳定在热平衡值附近,其值大小与LED模块热平衡温度有关。研究还发现:对于照明用大功率白光LED系统,光通量、驱动电压和发光效率均与温度呈现出线性关系,通过线性拟合,总结出了铝合金(6063)散热器下的光通量温度系数、电压温度系数和光效温度系数。为研究LED的热平衡温度对光电参数的影响积累了重要数据,对LED照明器件的制造具有重要的指导意义。
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中照网网友 在2021-1-11 9:45:39发表
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中照网网友 在2018-6-6 17:54:50发表
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中照网网友 在2016-12-29 17:53:27发表
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中照网网友 在2016-6-2 11:44:56发表
这个确实是事实,可是国家一边为了照顾经济发展,一边又没有投入资金对企业进行辅导,确实让企业也茫然。是无奈还是放任,这需…
中照网网友 在2016-5-19 11:36:38发表
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