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LED光衰,这个与生俱来的痼疾,其“长寿命”皇冠让人们感到失望,由LED光衰引发产品不良及散热成本居高不下,成为
LED照明普及发展的拦路虎。LED光衰贯穿了从芯片制造、封装制程、材料选择、灯具开发整个产业链,长期以来人们拼命围绕用散热方法来减少LED光衰,然而见效甚微,以致造成理论和实践的随意性, 出现了五花八门,稀奇古怪的技术乱象。笔者对提高LED光源的耐温特性可减少了LED光衰机理从理论和实践进行了深入探讨,将陆续推出相关文章和实验报告。
一、LED光效 LED光源发出的光通量(lm)除以光源所消耗的电功率(w)称为LED光效,单位lm/w。LED光效有瞬态光效和稳态光效之分。 LED瞬态光效是指LED光源开始工作时发出初始发光效率,也称初始冷态光效。 稳态光效是指LED光源工作一段时间进入热稳定后,芯片结温不再上升、光强不再变化时所测出的光通量与电功率之比。 瞬态光效与温度基本无关。稳态光效与系统光﹑电﹑热诸多变量因素有关。目前所有芯片厂和封装厂所标称的光效值都是瞬态光效值, 用户接收检验也是瞬态光效值。
二、LED光衰 LED光衰是由于LED光源因某种材料因耐温不够而造成损伤不可逆转的失效现象。LED光源经过一段时间的点亮后,其光强会比原来的光强要低。这是半导体随温度变化的固有的物理特性。只要LED系统某个部件不超过温度极限而损伤,则LED停止工作,其温度复原后其光强还会恢复初始值。这种光强降低还可以复原不能称为光衰。光通量下降,不等于光衰。光强降低不等于失效。 cree或其他某公司岀示LED的光原规格书所标出温度与光通量/光功率的关系曲线是基于让用户使用时LED结温不要超过一定范围来保障一定光通量并引起光衰, ,笔者认为这不是芯片材料单一的光衰曲线,无论是Ta=25度还是在Ta=85℃温度下测试,都是在某个特定温度下芯片或LED其他元件的瞬态测量值,并不表明它是实际系统的稳态值。稳态值只有在系统热稳定后,才测算出温度与光通量/光功率稳态光通量,亦即系统光效受多诸综合因素影响。
LED芯片和荧光粉都是无机材料,制造最后工序通常都在几百度,Ta=85℃, 决不是LED芯片和荧光粉温度极限値,我们实验的耐高温WFCOB光源在30W点亮不使用任何散热器时光源外壳温度高达165度,可连续工作24小时乃至更长时间,光通量仍然保持初始值。