温度对白发红LED光电特性影响的研究

赖世荣

（三明学院 ，福建 三明 365004）

温度对白发红LED光电特性影响的研究

赖世荣

（三明学院 ，福建 三明 365004）

设计了一套实验方案对白发红LED在40¯90℃温度条件下进行正向电压和光功率这两种特性参数测试，通过分析实验数据，总结了LED正向电压、光功率随温度变化的规律。

LED；结温；光功率；节压

1 前言

发光二极管做为一种固态的具有发光性能的半导体器件，它可以直接将电能转化为光能［1］。LED以一个半导体的晶片为核心部件，晶片接在支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，整个晶片被环氧树脂封装起来是新型照明的代表［2］，与传统照明相比更具优势［3］。LED灯作为照明光源虽然具备较多优点，但是在实际应用中还存在两个制约LED灯具发展的瓶颈［4］：一是LED P-N结的温度极大地影响、限制了LED的电、光学性能，LED是一个温度依赖性较强的光源，温度浮动会导致光输出的显著变化和使用寿命的缩短现象。另一个瓶颈是成本目前LED光源相对传统光源来说，价格还是偏高，而且光通量不足，因此研究P-N结的温度对LED的光学参数的影响具有重要的现实运用意义。

2 实验系统设计

LED测试系统。利用光电实验室现有的实验仪器，设计了一套LED测试系统，系统由光源驱动模块、恒温控制仪、稳压电源、电流表、电压表、光功率测试器共六个部分组成，系统框图如图1所示。

测试系统由稳压电源向光源驱动提供一个稳定的5V线性电压，LED灯通过BNC导线与电流表串联接到光源驱动模块当中。通过光源驱动模块控制输出电压及流过LED的电流。将LED灯放入恒温控制仪中，通过调节流过LED的电流，控制LED在特定电流下的光学特性，连接好电路即可测量LED 两端的电压。探测器将的LED发出光信号转换成电信号，传输给光照度测试器或者光功率测试器，即可通过分析得到光功率的实验数值。

3 实验过程及数据分析与结果讨论

3.1 温度对LED正向电压的影响

正向电压是判定LED性能的一个重要参数。正向电压的数值取决于半导体材料的特性、器件制作工艺等。在任意温度下，当LED被点亮，在此温度下达到热平衡后，正向电压随着温度不同而变化。实验中采用的是扁平式小功率5 mw白发红LED，型号为CHHDG ，其内部的半导体材料为Si。将白发红LED放入温控仪，连接好电路。通过光源驱动模块中的恒流源驱动模式，给白发红LED提供（0-22mA）不同导通电压，再通过调节温控仪的温度来控制白发红LED P-N结的温度点，并测试白发红LED在相同的驱动电流下，五个不同（40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃）温度点下P-N结的输出电压，实验测量的电压与温度的关系如图2所示。

可以发现在一定的电流下，白发红LED对温度很敏感，P-N结两端的电压随温度的上升下降的较快且电压和温度成良好的线性关系。图2中白发红LED的电压曲线出现三个点的电压出现异常，分别是在驱动电流为14 mA，温度为70℃、16 mA，温度为80℃、18 mA，温度为80℃的位置发生突变，但是变化的幅度均小于0.01V，通过仔细分析实验各个细节，得出原因是由于电压表的量程不够宽引起的系统误差。

3.2 温度对光功率的影响

图3 白发红LED光功率与温度的影响

又趋于平缓。

4 结论

由实验结果可以发现：在恒流驱动条件下，被测LED形成的电压、光功率随温度升高而下降，下降幅度因LED型号而异。这是因为基于目前的半导体制造技术，LED产生的热量是通过热传导方式散发出去的，而不是像白炽灯一样的辐射散热。因此LED的稳定性便很容易受自身散热及环境温度影响。

［1］吴琦.LED技术及应用分析［J］.大众科技，2009（11）：26-27.

［2］怀素芳，李旭.新一代照明光源白光LED的发展概况［J］.物理通报，2007（11）：54-55.

［3］王晓明，郭伟玲等.LED-新一代照明光源［J］.现代显示，2005（07）：15-19.

［4］周太明，宋贤杰，周伟.LED-21世纪照明新光源［J］.照明工程学报，2001，12（04）：38-40.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.20.185

赖世荣（1992-），男，福建清流人，本科，研究方向：光电子技术。