淺談led燈珠發光的原理

 新聞資訊     |      2020-11-06 23:30
現在說到led燈珠相信很多人都知道是用來干嘛的,led燈珠說白了就是發光二極管采用半導體材料制成的,以直接將電能轉化為光能,電號轉換成光信號的發光器件,貼片燈珠使用中最重要的是散熱,按不同廠家出產的燈珠,用的封裝膠水也不一樣,前期烘烤要注意時間和溫度,后期要注意貼片溫度,但是很多人都不知道led燈珠發光的原理,下面為大家分析led燈珠發光的原理:
led燈珠發光的原理:PN結的端電壓構成一定勢壘,當加正向偏置電壓時勢壘下降,P區和N區的多數載流子向對方擴散,由于電子遷移率比空穴遷移率大得多,所以會出現大量電子向P區擴散,構成對P區少數載流子的注入,這些電子與價帶上的空穴復合,復合時得到的能量以光能的形式釋放出去,這就是led燈珠發光的原理。當電流通過導線作用于這個晶片的時候,電子和空穴就會被推向量子阱,在量子阱內電子跟空穴復合,然后就會以光子的形式發出能量,這就是LED發光的原理,而光的波長也就是光的顏色,是由形成P-N結的材料決定的,除此之外led燈珠目前有兩種最新的設計理念:
1、情調照明:是以人的需求來設計燈具。情調照明是以人情感為出發點,從人的角度去創造一種意境般的光照環境,情調照明包含四個方面:一是環保節能,二是健康,三是智能化,四是人性化。
2、情景照明:是以環境的需求來設計燈具,情景照明以場所為出發點,旨在營造一種漂亮、絢麗的光照環境,去烘托場景效果,使人感覺到有場景氛圍。
LED燈珠很重要 三因素影響LED燈具質量
單顆LED白燈在老化板上檢測出來的數據,與把LED白燈組裝成一個燈具老化時檢測出來的數據,肯定是有點出入的。這個差異的大小,取決于LED工作時的電性參數和燈具的設計情況,以及燈具使用的環境。
首先,選擇什么樣的LED燈珠
這點很重要,LED燈珠的質量可以說是很重要的因素。舉些例子,同樣的以晶元14mil白光段芯片為代表,用普通環氧樹脂做的底膠與白光膠與封裝膠水封裝出來的LED燈珠,單顆點亮在30度的環境下,一千小時后,衰減數據為光衰70%;如果用D類低衰膠水封裝,在同樣的老化環境下,千小時光衰為45%; 如果C類低衰膠水封裝,在同樣的老化環境下,千小時光衰為12%;如果B類低衰膠水封裝,在同樣的老化環境下,千小時光衰為-3%;如果A類低衰膠水,在同樣的老化環境下,千小時光衰為-6%.
為何不同的封裝工藝會導致如何大的差異呢?
主要的一個原因在于LED芯片怕熱。偶爾短時間內受熱超過一百多度,那是不要緊的,怕就怕在長期處于高溫之下,就是對LED芯片的一種莫大的損害。一般來說,普通環氧樹脂的導熱系數很小,因此,當LED芯片點亮工作的時候,LED芯片要發射出熱量,而普通環氧樹脂導熱能力有限,所以,當你從LED 光源的外部測量出LED支架的溫度有45度的時候,LED白燈內的芯片中心溫度有可能超過了80度。LED的溫度節點其實就是80度,那么,當LED芯片在節溫的溫度中工作的時候,是非常的受煎熬的,這就加快了LED光源的老化。當LED芯片在工作的時候,中心溫度產生了100度的高溫,它可以馬上通過支架引腳98%把熱量導出來,從而減少熱量對它的傷害。所以,LED燈珠支架溫度是60度的時候,它的芯片中心溫度可能就只是61度而已。從上面的數據可以看出來,選擇什么樣封裝工藝的LED燈珠,直接決定LED燈具的光衰情況。
其次,LED光源工作環境溫度
根據單顆LED光源老化時的數據來看,LED光源如果只有一個點亮工作,同時,它所處的環境溫度是30度的話,那么,單顆LED光源工作時的支架溫度不會超過45度。這個時候,這顆LED的壽命會很理想。如果有100顆LED光源同時點亮工作,它們之間的間隔只是11.4mm的情況下,那么,燈堆的周邊的LED光源的支架溫度也可能不會超過45度,但燈堆中間的那些LED光源有可能達到65度的高溫。這個時候,對LED光源就是一個考驗。那么,聚在中間的那些LED光源,理論上光衰就會快一點,而燈堆周邊的LED光源,光衰就會慢一點。但如果LED燈珠相隔25mm以上,那么,它們互相發散的熱量就不會那么積聚了,這個時候,每個LED燈珠支架的溫度應該會少于50度以下,就比較利于LED的正常工作。如果LED工作的環境是在比較冷的地方,整年的平均溫度可能只是15度左右,或更小,那對于LED來說,壽命就更長了?;蛘?,LED工作的時候,旁邊有個小風扇在吹著,幫它驅散熱氣,這樣子對LED的壽命也是挺有幫助的。反正大家應該要知道,LED是怕熱的,溫度越高,LED壽命越短,溫度越低,LED壽命越長。LED理想的工作溫度當然是在負5到零度之間。但這基本上是不可能的。所以,我們了解到LED燈珠理想的工作參數后,就盡可能的在設計燈具的時候,加強導熱,散熱的功能。反正溫度越低,LED壽命越長。再次,LED燈珠的工作電性參數設計根據實驗結果,LED白燈在驅動電流越低的情況下,發射的熱量越小,當然了,亮度也就越小了。據調查,LED太陽能燈飾電路的設計,LED的驅動電流一般只是5-10mA;燈具所用的燈珠數目具大的產品,如達到500個以上的,或更多的,驅動電流一般只是10-15mA,而一般大眾化的LED應用燈飾的驅動電流,只是15-18mA,絕少有人把電流設計到20mA以上的。而實驗結果也表明,在14mA的驅動電流下,并且,加了蓋子不透風,里面的空氣溫度達到71度的環境下,低衰產品,千小時光衰為零,2000小時光衰為3%,這就說明這種低衰LED白燈在這樣的環境下使用已達到了它的大限度,再大就是對它的一種損害了。因為老化用的老化板沒有散熱功能,所以,LED工作時產生的熱量基本上是沒法傳導到外面去的。實驗上證明了這一點。老化板里面的空氣溫度已達到了101度的高溫,老化板上的蓋子表面溫度只不過是53度,相差了幾十度。這就說明,設計的這種塑料蓋子基本上不具有導熱散熱功能。但一般的燈具設計中,都考慮到導熱散熱的功能。因此,總結來說,LED燈珠的工作電性參數的設計要根據實際情況,如果燈具的導熱散熱功能很好,LED白燈的驅動電流加大一點是沒關系的,因為LED燈珠工作產生的熱量瞬間能導出到外面,對LED沒有損害,就是對LED好的呵護了。相反的,如果燈具的導熱散熱功能馬馬虎虎,好把電路設計得小一點,讓它少放些熱量出來。