LED的温度特性及影响

LED的结温和环境之间的热阻对LED的最大正向工作电流有很大的影响，减小这个热阻对提高LED的工作寿命和改善LED的光学特性有很大的帮助。例如，LED随着结温T_J的上升，LED的正向电压降V_F下降，同时LED的输入功率也下降。并且，LED内部和外部环境的改变都会影响LED的正向电压降V_F和结温T_J。LED驱动电路的印制电路板（PCB）的设计是否合理，机械部件的设计和安装和LED的热管理是否合理，LED驱动器的外壳设计和垫片/密封剂（密封材料）的安装和设计是否合理，LED工作时的色漂移（LED工作温度的变化对它的色漂移会有影响）等因素都会对LED的热工作特性有所影响，LED的相关色温和结温T_J的关系曲线如图1-7所示，可见随LED的工作结温T_J加大，LED发光的相关色温下降。即温度升高，LED的颜色发生红移。如图1-8所示，随LED工作结温的加大，LED的工作寿命显著下降。并且，随着LED工作环境温度的加大，LED的最大正向工作的电流也随之下降，图1-9给出了不同热阻情况下，LED正向工作电流随环境温度的变化规律（具体变化规律和LED的型号有关），所以温度对LED的工作有明显的影响。

图1-7 LED的相关色温和结温T_J的关系曲线

图1-8 Cree公司的XLamp XR-E白光LED的寿命预测

图1-9 不同热阻情况下LED正向工作电流随环境温度的变化规律

使用中LED的焊接温度应在250℃以下，焊接时间需控制在3～5s之间。应注意避免LED温度过高从而使芯片受损。LED的亮度输出与温度成反比，温度不仅影响LED的亮度输出，也影响它的寿命。使用中尽量减少LED驱动电路发热，并做好驱动电路的散热处理。

LED和其他照明光源的有关数据比较如表1-2所示（由于LED的技术指标变化很快，表中所示有关数据仅供参考），可见在白炽灯中只有8%的输入功率被转换为光输出，92%的输入功率被转换为红外热和热传导输出。而在LED中，输入能量以光和热的两种形式转换，25%的输入功率被转换为可见光输出，而热传导占总输入能量的75%，LED的发光效率比白炽灯高得多，节能效果非常明显。如果LED照明采用调光控制，则节能效果更为明显。但是LED的散热是个很重要的问题，LED的功率越大，这个问题越重要。

表1-2 LED和其他照明光源的有关数据比较表(www.xing528.com)

虽然LED的优点很多，但是也有自身的劣势。由于LED没有红外及紫外辐射，其消耗的能量除转换为光能输出外，几乎都是热能，并且只能以热传导的形式传出。如果让LED长期工作在较高的温度下，其使用寿命将大打折扣，甚至有烧毁的危险。又由于LED亮度与电流成正比，与温度成反比。当LED因散热不利而导致LED温度升高时，会严重影响LED的发光亮度。因此，在LED的使用过程中一定要考虑好散热问题。

LED是一种使用寿命极长的光源（可长达5万h），需要为LED提供适当的保护，因为偶尔LED也会失效，如因局部的组装缺陷或因瞬态现象等都可能导致失效。必须对这些可能的失效提供预防措施。

LED灯具中有关部件损坏的比例如图1-10所示，其中，LEDs（多个LED）的损坏率为10%，控制电路为7%，LED灯具的安装为31%，LED驱动器为52%。可见在LED灯具中LED_s的损坏率并不高，LED驱动电路失效率相对较高为52%，LED灯具失效90%并非来自LED（数据来源：Appalachian Lighting Systems）^[6]。该数据的统计条件是在5400件LED灯具中失效灯具为29件（失效率为0.54%）的实验条件下进行的。

图1-10 LED灯具中有关部件损坏的比例

由于LED研发的不断升入，产品技术指标不断更新，表1-3给出了暖白光和冷白光LED的发光效率和每千流明输出单价的变化趋势^[4]。

表1-3 LED技术指标进展表