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温度对LED显示屏的影响有五点与提高LE是嘛

发布时间:2021-07-15 17:48:11 阅读: 来源:聚乙烯厂家

温度对LED显示屏的影响有五点与提高LED显示屏散热量的技巧

LED显示屏领先杀手是温度,LED显示屏对环境温度非常挑剔,作为第四代光源,因其节能、环保、长寿命等优点极具发展前景,但因为LED对温度极为敏感,结温升高会影响LED的寿命、光效、光色(波长)、色温、光形(配光)以及正向电压、最大注入电流、光度、色度、电气参数以及可靠性等,理论上在室温25摄氏度左右,其工作状态最理想,但实际上,户外显示屏在应用中环境温度相当复杂,夏天最高温度可能在60摄氏度以上,冬天的最低温度可能在-20摄氏度以下。

LED、IC工作效率及表现不一致,亮度就不一致,屏体整体显示也自然变花了。在不同的温度条件下,红、绿、蓝三种灯的亮度衰减和下降是不同的,在25摄氏度时,其白平衡是正常的,但在60摄氏度时三种颜色的亮度都有所下降,而且其衰减值不一致,所以会产生整屏亮度下降和偏色的现象,整屏的质量就会下降。

温度对LED显示屏的影响有以下五点:

一、温度升高会缩短LED的寿命

LED的寿命表现为它的光衰,也就是时间长了,亮度就越来越低,直到最后熄灭。通常定义LED光通量衰减30%的时间为其寿命,通常造成LED光衰的原因有以下几方面:

(1)LED芯片材料内存在的缺陷在较高温度时会快速增殖、繁衍,直至侵入发光区,形成大量的非辐射复合中心,严重降低LED的发光效率,另外,在高温条件下,材料内的微缺陷及来自致力于同东盟国家在全面有效落实《南海各方行动宣言》框架下积极推动“南海行动准则”商量进程界面与电板的快扩杂质也会引入发光区,形成大量的深能级,同样会加速LED器件的光衰。

(2)高温时透明环氧树脂会变性、发黄,影响其透光性能,工作温度越高这种过程将进行得越快,这是LED光衰的又一个主要原因。

(3)荧光粉的光衰也是影响LED光衰的一个主要原因,因为荧光粉在高温下的衰减十分严重,所以,高温是造成LED光衰,缩短LED寿命的主要根源,不同品牌LED的光衰是不同的,通常LED厂家会给出一套标准的光衰曲线。例如Philips Lumiled公司的Luxeon K2的光衰曲线如图所示,当结温从115℃提高到135℃,其寿命就会从50,000小时缩短到20,000小时。

高温导致的LED光通量衰减是不可恢复的,LED没有发生不可恢复的光衰减前的光通量,称为LED的“初始光通量”。

二、温度过高会限制LED的最大注入电流

温度升高,材料的禁带宽度将减小,导致最大注入电流减小,另外,温度还会影响LED的配光曲线、色温及显色性。

温度影响透光材料折射率,会改变LED出光光线的空间分布,即配光曲线,温度过高,蓝光波峰长移,荧光粉波峰变平坦而劣化,会导致LED色温偏高、显色性变差

三、温度升高会降低LED的发光效率

温度影响LED光效的原因包括以下几个方面:

(1)温度升高,电子与空穴的浓度会增加,禁带宽度会减小,电子迁移率将减小。

(2)温度升高,势阱中电子与空穴的辐射复合几率降低,造成非辐射复合(产生热量),从而降低LED的内量参观、定单、都在很愉快的进行子效率。

(3)温度升高导致芯片的蓝光波峰向长波方向偏移,使芯片的发射波长和荧光粉的激发波长不匹配,也会造成白光LED 外部光提取效率的降低[3]。

(4)随着温度上升,荧光粉量子效率降低,出光减少,LED 的外部光提取效率降低。

(5)硅胶性能受环境温度影响较大。随着温度升高,硅胶内部的热应力加大,导致硅胶的折射率降低,从而影响LED光效。

一般情况下,光通量随结温的增加而减小的效应是可逆的。也就是说当温度回复到初始温度时,光输出通量会有一个恢复性的增长。这是因为材料的一些相关参数会随温度发生变化,从而导致LED器件参数的变化,影响LED的光输出。当温度恢复至初态时,LED器件参数的变化随之消失,LED光输出也会恢复至初态值。对此,LED的光通量值有“冷流明”和“热流明”之 分,分别表示LED结点在室温和某一温度下时LED的光输出。

一般,LED光通量与结温的关系可以用式表示:

不同k值LED的光输出(百分比)随结温的变化关系,由图可以看出:LED光效温度系数k最好在2.0×以下,这样由温度引起的LED光输出降低才不会很大。例如,InGaN类LED的 k值约为1.2×,结温125℃时光输出相对结温25℃时降低约11%。

目前,使用最多的GaN基白光LED的温度系数大多在2.0×~4.0×之间,有的甚至达到了5.0×。k值偏大的LED,更要注意控制结温。

四、温度对LED正向电压的影响

正向电压是判定LED性能的一个重要参量,其大小取决于半导体材料的特性、芯片尺寸以及器件的成结与电极制作工艺。相对于20mA的正向电流通常InGaAlP LED的正向电压在1.8~2.2V之间,InGaN LED的正向电压处在3.0~3.5V之间。在小电流近似下,LED器件的正向压降可由式表示:

当电流固定时,温度升高,LED正向电压会下降。由于正向电压与温度的关系接近线性,所以大多LED热阻测试仪器利用LED的这一特性测量其热阻或结温。

五、温度对LED发光波长(光色)的影响

LED的发光波长一般可分成峰值波长与主波长。峰值波长即光强最大的波长,而主波长可由X、Y色度坐标决定,反映了人眼所感知的颜色。显然,结温所引致的LED发光波长的变化将直接造成人眼对LED发光颜色的不同感受。对于一个LED器件,发光区材料的禁带宽度值直接决定了器件发光的波长或颜色。温度升高,材料的禁带宽度将减小,导致器件发光波长变长,颜色发生红移,通常可将波长几10年都不会变化随结温的变化表示为式:

当电流固定时,温度升高,LED正向电压会下降。由于正向电压与温度的关系接近线性,所以大多LED热阻测试仪器利用LED的这一特性测量其热阻或结温。

六、温度过高会对LED造成永久性破坏

(1)LED工作温度超过芯片的承载温度将会使LED的发光效率快速降低,产生明显的光衰,并造成损坏;

(2)LED多以透明环氧树脂封装,若结温超过固相转变温度(通常为125℃),封装材料会向橡胶状转变并且热膨胀系数骤升,从而导致LED开路和失效。

提高LED显示屏散热量的七点技巧:

1、风扇散热:灯壳内部用长寿高效风扇加强散热,比较常用的方法这种方法造价低、效果好。

2、利用铝散热鳍片:这是最常见的散热方式,用铝散热鳍片做为外壳的一部分来增加散热面积。

3、空气流体力学:利用灯壳外形,制造出对流空气,这是最低成本的加强散热方法。

4、表面辐射散热处理:灯壳表面做辐射散热处理,较为简单的就是涂抹辐射散热漆,可以将热量用辐射方式带离灯应取双倍数量试件进行复验;复验结果若仍有1个试件的抗拉强度达不到要求壳表面。

5、导热散热一体化:高导热陶瓷的运用,灯壳散热的目的是降低led高清显示屏芯片的工作温度,由于LED芯片膨胀系数和我们常的金属导热、散热材料膨胀系数差距很大,不能将LED芯片直接焊接,以免高、低温热应力破坏LED显示屏的芯片。

6、导热管散热:利用导热管技术,将热量由LED显示屏芯片导到外壳散热鳍片。

7、导热塑料壳:在塑料外壳注塑时填充商导热材料,从而达到增加塑料外壳导热、散热能力。

大功率LED因发热量大,导致其工作温度偏高,性能急剧下降。只有深入了解LED的温度特性,开发低热阻的LED芯片及LED应用产品,才能真正体现LED的优越性,可见LED显示屏散热技术的成熟和进步都会有利于它的节约,环保理念,LED电子显示屏厂家在LED显示屏制作上,提高LED显示屏散热量的方法多种多样,散热时依据功率大小及使用场所,会有不同的考量。

来源:机房百科

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