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LED 技術指標介紹
這是指單個 LEDIF=20mA 下。隨著功率型 LED 開發(fā)應用， 臨時以來總認為 LED 壽命為 106 小 時。國外學者認為以 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)型器件的電學特性：I-V 特性、C-V 特性和光學特性：光譜響應特性、發(fā)光光強指向特性、時間特性以及熱學特性。
1led 電學特性
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 V＜Va 外加電場尚克服不少因載流子擴散而形成勢壘電場，
1 正向死區(qū)：圖 oa 或 oa′段）a
點對于 V0 為開啟電壓。此時 R 很大；開啟電壓對于不同 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。T
3 反向死區(qū) V＜0 時 pn 結(jié)加反偏壓
反向漏電流 IRV=-5V 時， V=-VR 時。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 電壓對應 IR 為反向漏電流。當反向偏壓一直增加使 V＜-VR 時。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)關系（如圖 2 由 1MHZ 交流信號用 C-V 特性測試儀測得。
1.3 最大允許功耗 PFm
當流過 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合發(fā)出光，LED 工作時。還有一局部變?yōu)闊幔菇Y(jié)溫升高。若結(jié)溫為 Tj 外部環(huán)境溫度為 Ta 則當 Tj＞Ta 時，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 響應時間
響應時間表征某一顯示器跟蹤外部信息變化的快慢。現(xiàn)有幾種顯示 LCD 液晶顯示）約 10-3~10-5SCRTPDPLED 都達到 10-6~10-7Sus 級）
就是 LED 點亮與熄滅所延遲的時間，
① 響應時間從使用角度來看。即圖中 trtf 圖中 t0 值很小，可忽略。
② 響應時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)光亮度達到正常值的 90%所經(jīng)歷的時間。 點亮時間—上升時間 tr 指接通電源使發(fā) LED 光亮度達到正常的 10%開始。
LED 熄滅時間—下降時間 tf 指正常發(fā)光減弱至原來的 10%所經(jīng)歷的時間。
不同資料制得的 LED 響應時間各不相同； GaA GaA sPGaA lA 其響應時間＜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)光亮度隨著長時間工作而出現(xiàn)光強或光亮度衰減現(xiàn)象。器件 老化水平與外加恒流源的大小有關。Bt 為 t 時間后的亮度，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)歷的時間 t 稱為二極管的壽命。測定 t 要花很 長的時間。點燃 103~104 小時后，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）與藍光芯片、YAG 熒光粉、相關色溫等有關，其中最重要的是 YAG 粉，不同色 溫區(qū)的 LED，用的粉及藍光芯片不一樣。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，以補償紅成分的缺乏，到達進步顯色指數(shù)的目的，在堅持的 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 制造進程的作用,運用綠色熒光粉配合黃 色熒光粉和藍色 LED 芯片，可取得高亮度白光 LED；若運用綠色熒光粉配合藍光 LED 芯片，可以間接取得 綠光；若運用綠色熒光粉配合黃色熒光粉與藍色 LED 芯片，可以取得冷色彩白光；綠色熒光粉也可配合白 色熒光粉與藍色 LED 芯片而取得白光。
白光 LED 發(fā)光原理及技術指標
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 的一些技術指標。 白光 LED 發(fā)光原理 單芯片 InGaN(藍)/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，提高發(fā)光效率和散熱效果。熒光粉涂覆工藝的改進，可將色均勻性提高 10 倍。實驗證明， 電流和溫度的增加使 LED 光譜有些藍移和紅移，但對熒光光譜影響并不大。壽命實驗結(jié)果也較好，Φ5 的白光 LED 在工作 1.2 萬小時后， 光輸出下降 80%， 而這種功率 LED 在工作 1.2 萬小時后， 僅下降 10%， 估計工作 5 萬小時后下降 30%。這種稱為 Luxeon 的功率 LED 最高效率達到 44.3lm/w，最高光通量為 187lm，產(chǎn)業(yè)化產(chǎn)品可達 120lm，Ra 為 75-80。
InGaN(藍)/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，色溫可達到 3000K-6000K 的較好結(jié)果，Ra 達到 82-87，較前述產(chǎn)品有所提高。
InGaN(紫外)/(紅+綠+藍)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，會有較好效果。 ZnSe 和 OLED 白光器件也有進展，但離產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)尚遠。 雙芯片 可由藍 LED+黃 LED、藍 LED+黃綠 LED 以及藍綠 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 3500K。如用 470nm、525nm 和 635nm 的 LED 芯片，則缺少黃色調(diào)，Ra 只能達到 20 或 30。 采用波長補償和光通量反饋方法可使色移動降到可接受程度。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。 四芯片 (藍色+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 個三色芯片(R、G、B)制成 10W 的白光 LED，每個器件光通量達 130lm， 色溫為 5500K。 白光 LED 技術指標 照明用白光 LED 不同于傳統(tǒng)的 LED 產(chǎn)品，在技術性能指標上有一些特殊要求：光通量 一個 Φ5 LED 的光通量僅為 1lm 左右，而用作照明的白光功率 LED 希望達到 1Klm。當然，光通量為 0.1Klm 和 0.01Klm 的功率 LED 也能達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 15W 白熾燈的光通量，與 25lm/w 的白光功率 LED5W 器件相當。 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 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 萬小時至 10 萬小時
LED 照明產(chǎn)業(yè)重要技術指標規(guī)格有待完善
摘要 因應全球環(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 性能標準未能實時訂定、妥為規(guī)范，導致大量產(chǎn)品無法通過考驗、嚴重光衰收場，主要原因是無設計理論 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)展時機。LED 照明解決方案供貨商鑫源盛 科技，提供了高性能 LED 路燈多項組件至燈具系統(tǒng)的各項重要技術指針規(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 照明信賴性能標準未能實時訂定、妥為規(guī)范，導致大量產(chǎn)品無 法通過考驗、嚴重光衰收場，主要原因是無設計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)展時機。 LED 照明解決方案供貨商鑫源盛科技， 提供了高性能 LED 路燈多項組件至燈具系統(tǒng)的各項重要技術指針規(guī)格數(shù)據(jù)，供業(yè)界參考。 在 led 芯片與封裝組件發(fā)光效率關鍵技術指針部分，鑫源盛科技表示，首要的 LED 芯 片與封裝組件關鍵技術，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準平均照度， 25~40Lux 規(guī)格與節(jié)能 30~50%需求。 達 在 LED 發(fā)光效率、溫升與壽命規(guī)格關鍵技術指針部分，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 5 萬小時，且芯片 PN 結(jié)至本身導熱片(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℃，就會導致光衰 5~8%并且壽命減半的嚴重后果，與一般宣傳 LED 可工 作于 100℃壽命可達 10 萬小時以上的觀念相去甚遠。 在 LED 路燈系統(tǒng)熱傳散熱環(huán)境溫度關鍵技術指針部分，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 ?T≦12~15℃，計算其熱 阻值 Tr=0.08~0.1℃/W， 而一般設計系統(tǒng)溫升測試 ?T≒30~40℃， 計算其熱阻值 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 達成 ?T＝15℃，熱阻值 Tr＝0.04℃/W。 在 LED 路燈系統(tǒng)散熱技術部份，鑫源盛科技表示，電子機器設備熱傳、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 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)級高信賴性冷氣機空調(diào)、計算機 CPU 等高階 大功率產(chǎn)品所使用之主動強制散熱方法，高效率、軍規(guī)的小風扇壽命保證 5 萬小時，并具備
IP65 防水防塵等級，經(jīng)過測試，燈具系統(tǒng)溫升可低達 ?T≦12~15℃，與自然散熱方法比較 降溫達 20℃，壽命將增加 2 倍且光效率亮度增加 15%以上。
在消費中總結(jié)出來的經(jīng)歷來看，藍光與 YAG 的最佳關系如下： /nm 530±5450-455 540±5455-460 550±5460-465
YAG 發(fā)射峰值/nm 藍光峰值波長 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)理色坐標在此一條直線上地位。至于 AB 膠應為 6~10g 之間的多多數(shù)量，必需視藍色芯片的功率大小 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)量應較為少（例如 1：6）。反之，功率小者 AB 膠數(shù)量應較為多（例如：1：10）。由于熒光粉目前有無機類和無機類熒光粉。若不添加無機類熒光粉 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)品設計均未
考慮到落塵防護系統(tǒng)，必需完全防止砂塵暴、重力落塵堆積于散熱結(jié)構，以避免導致 LED 過熱燒毀之問題。若散熱結(jié)構朝向天面導致落塵堆積，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， 可設計采用散熱結(jié)構朝向地面來因應。 其它抗鹽霧測試等等，現(xiàn)有產(chǎn)品經(jīng)戶外測試時間 15,000 小時后，光衰＜10%、狀況良 好。 主干道路照明光學設計亦可達到世界標準， 10 公尺高燈桿必須平均照亮橫幅 40 公尺 即 的長型路面，解決高難度光學鏡片設計，達到高寬比 1:4 之要求。另
外核心燈芯技術模塊亦 達到了輕巧化，不需依賴燈殼做為散熱體，因此燈體外型設計可任意變化形狀，達成各城市 美觀特色。
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