白光LED_英文文献(翻译).docx

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基于白光LED的寿命

NadarajahＮarenｄran，顾益民

摘要:

即使发光二极管（LED）可能有一个很长的寿命，设计不当的LＥD照明系统,可能寿命很短。

由于ｐｎ结的发热是影响LＥD的寿命的主要因素之一,LＥD系统制造商能够设计和建立长期的系统。

在这项研究中,来自同一制造商的几个白色的ＬEＤ在不同的环境温度下的寿命试验。

作为时间函数的指数衰减的光输出提供了一个方便的方法迅速估计数据推断的生活。

这些LEＤ的使用寿命随温度的升高,以指数的方式。

在第二个实验中,有几个来自不同制造商的高功率白光ＬＥD的测试类似条件下生活。

结果表明,不同的产品有显着不同寿命。

关键词：

退化，生活,光源，白色发光二极管（LED）。

一、导言

使用发光二极管（LED）显示和照明应用的利益，在过去的几年一直稳步增长。

寿命长，减少能源使用的潜力，有两个关键属性，这个迅速发展的技术，其在上述应用程序的使用，产生了这么多的利益。

传统上，在照明应用中常用的光源灯的寿命是由对他们进行一个周期预定的开／关,直至停止一半光源产生光。

这些来源不同,LED的很少失败灾难性的，相反,其光输出随着时间的推移慢慢降低。

即使LED在技术上是经营和生产光,在某些时候由LＥD产生的光量会不足,可以预期的应用。

因此,LED的寿命,应根据该装置可以产生预期的应用程序,而不是彻底失败,充足的光线的时间。

基于这一论点，从一个行业组织最近出版的定义LED的设备或系统在使用普通照明应用的运行时间的生活,以小时为单位，为达到其初始值的７0％的光输出。

最广泛使用的白光LＥD集成氮化镓为基础的，短波发光的荧光粉层。

通常情况下，荧光粉是嵌入在环氧树脂周围的LED晶粒。

由LED发出的短波辐射的某些部分是向下转换荧光粉，合并辐射产生白光。

早期的白光LED包装类似的彩色LED指示灯式,特别是5毫米和SMD（表面贴装器件）。

虽然这些产品表现出的白色光源的概念，他们并没有产生足够的光线，显示和照明应用。

此外，这些指标式白光ＬＥD有一个相对短的生命，５0０0-1０0００小时正常工作条件下达到70％水平。

为了满足更高的光通量要求,制造商已开始商业化的高功率照明LED灯，目前生产超过一百倍的通量指标式白光ＬED相比。

更高的光输出是通过使用较大的模具,更高的驱动电流,并改善热提取方法。

此外，有些厂家使用的是更好的密封剂，以改善白光LED的寿命。

有调查ＧaN基发光二极管的老化机制的几项研究。

在２０世纪９0年代，Barton等。

ＧａN基蓝光LED的退化调查显示,光输出量减少,随着时间的推移发生主要是由于周围的环氧树脂模具黄。

200１年,Ｎareｎdran等。

观察的指标式白光ＬＥD封装降解非常迅速,与LED达到6000h内５0％的光输出水平［4］。

在相同的研究,结果表明，白光ＬEＤ的色度值转向对黄随着时间的推移，有人推测,泛黄的环氧光输出衰减的主要原因。

因此，基于过去的研究,指标式白光LEＤ封装退化的首要原因是泛黄的环氧树脂是由过多的热量造成的LED的PN结。

一些新的照明式白光ＬＥD用密封材料,具有较低的光降解特性，因此具有较低的降解率。

不过，也有其他因素,如武官环氧树脂模具，变色的金属反光板和导线，和半导体元件的退化是由热影响的退化,这些都有助于整体退化的白光LED。

虽然新的高功率白光LED将有一个较低的降解率的早期指标式设备相比，它是在ＰN结的热量，影响最大的退化。

在pn结的热量是由环境温度和通电加热的带隙。

如前所述,使用寿命长是LＥD技术的关键特征之一，吸引了这么多的最终用途的社区。

要受益于长寿命的特点,它是最终的系统已经运行很长一段时间，不只是个别的LＥD。

正如ñ过去的研究,在pn结的热量确定的白光LEＤ的使用寿命的关键因素之一。

因此,如果系统没有适当的设计具有良好的热管理技术，即使他们使用长寿命的白光ＬＥＤ,最终系统的生命将是短暂的。

发展中国家之间的交界处的温度和生活的关系，将生产长寿命的系统非常有用。

虽然有不同的方法估算的LEＤ的结温,他们是不是很方便，尤其是一旦LED的整合成一个系统。

此外,这些方法都没有直接的，因此,他们容易产生错误的结果。

另外，也更加方便和直接测量的地点十分接近的交界处,一个温度传感器可直接连接到LED封装的外部热。

这一点的温度,应该有一个结温良好的合作关系。

一个温度传感器可用于这种测量连接点,可以为指标式的LＥD引线（阴极）和高功率LEＤ板（见图1）。

大多数制造商都可以推荐了这样的地步,我们所说的在这个手稿的T点。

由于白光ＬEＤ在市场上包装不同,他们从死亡的热量转移到周围环境的能力是不同的，从产品到产品。

因此,它是合理的假设,不同的产品有不同的降解率作为热源的功能。

系统制造商建立可靠,长期的系统的图形显示的ＬED作为一个功能的Ｔ点温度的生命是非常有用的的。

知道有多大的影响热降解率或ＬED的使用寿命，系统制造商可以选择组件和驱动器的参数,包括散热器和驱动电流的量，对于一个给定的的应用程序设计的产品。

因此，在这个手稿的研究目的是调查的T点的温度和白光LＥD的生活之间的关系。

第二个目标是要了解不同的高功率白光LＥD产品目前在市场上的降解率。

二、实验

要了解的T点的温度和生活之间的关系，高功率白光LED的类型，通常可在市场上被选中。

这些LＥＤ的几个人受到不同的环境温度下的寿命试验。

实验装置的详细描述,在下面的段落。

由于不同的LED阵列运行在一个特定的环境温度,阵列放置在专门设计的，个别的寿命测试，如图2所示。

试验室有两种不同的功能:

（1）保持环境温度恒定的LＥD阵列和

（2）作为光测量光输出相结合盒。

每个单独的LED阵列被安装在生命试验室的内顶面中心。

一个光电二极管连接到中心的左侧面板连续测量的光输出。

一个白色的小挡板放置在光电二极管的屏蔽直射光,使反射光到达光电二极管。

的挡板上放置一个电阻温度检测器测量室的环境温度,控制加热器,通过温度控制器提供了必要的热室。

箱内温度保持在C．加热器是用亚光白色封面上的闸室底板坐在一个凸起的铝板。

使用Ｊ型焊接到一个白光LED的T点的细线热电偶温度估计。

每个分庭,一个外部LED驱动器控制通过LED的电流流过。

所有生命的试验室分别置于温度控制的房间内,如图3所示。

寿命试验室错开,水平和垂直方向，以确保的热量从底部商会升起,并没有影响他们上面的商会。

A、实验１

第一个实验的目的是为了确定热效应的高功率白光LＥD的寿命。

十大类似的来自同一生产批次的高功率白光ＬED的收购在２０0４年年初。

五阵列创建连接两个高功率LEＤ系列在每个阵列，这些阵列是生命的考验。

在其额定电流为3５0mA，但在不同的环境温度下操作的LEＤ。

在2004年下半年收购后首批LED的阵列1-５，几千小时，从同一制造商的其他高功率白光LED的测试,受到类似的寿命试验（阵列6－7）。

阵列的工作条件归纳于表一两个额外的寿命试验的数据（阵列8-9）,获得了使用类似的高功率白光LEＤ在２002年购买和类似条件下运作,也包括在内。

唯一的区别是,8日和9阵列有6个白光ＬED，而不是两个，因为在其他阵列。

通常在初期,光输出ＬED的增加,然后下降。

这是最有可能是由于退火效应。

它的光输出达到最大值的时间不同的经营状况而定。

由于工作温度的升高，花费的时间,以达到最大跌幅的发光二极管。

图4显示的时间功能的高功率白光LED的相对光输出。

在此图中的线回归适合在不同温度下收集到的数据。

因为大多数的LＥD阵列，可能需要数年达到70％的水平，有必要使用一个数学适合推断的数据和估计生活。

对于这种类型的白光ＬＥD的光输出减少遵循指数衰减曲线。

这里值得注意的光输出量减少，与其他类型的包，可能不遵循相同的指数衰减。

这是我们的经验，估计寿命指数是可靠的,当最初的１000小时的数据被忽略和最小的数据超出了最初的1000小时的５０0０小时。

（我们想指出，改进产品性能,需要更多的数据可以可靠地项目LED的使用寿命。

）图。

４,所有的光输出值是归到自己的价值,在１000H，和指数适合各自的数据点产生的光输出衰减曲线，这是对数尺度绘制。

估计使用这些曲线的人生价值观。

图５说明了白光LＥD的估计寿命为9个数组作为一个T点温度的功能。

增加的Ｔ点温度降低生活。

作为一个功能的T点温度的生命也跟着指数曲线。

然而,一个数据点,表示在图开放三角形。

5，不属于这一趋势线偏离显著。

要确定这个偏差的可能原因,在寿命试验期间的Ｔ点的温度数据进行了仔细分析。

然而,没有看着异常，平均值保持。

偏差的一个可能的解释可能是类似的LED之间的性能变化大,因生产问题。

它在此的学习生活,以验证这种解释是不可能的,因为样本量太小,没有监测和光输出的LED阵列中的每一个人。

一个大样本的大小,与来自不同制造批次的LＥＤ会产生的平均降解率和类似的LED之间的差异,如果他们个人的光输出进行测量。

我们不知道任何公布的数据,这些类型的LEＤ显示信息。

从图4和图5可知，出现这种类型的白光LＥD的寿命超过5００00小时，在室温２5℃。

B．实验2

如前所述,有许多高功率白光LＥD目前在市场上。

第二次实验的目标是研究如何在不同的商业高功率白光LED的表现在相似条件下运行时。

这个实验是非常类似的实验1。

铝一起，6个白光ＬED封装阵列寿命测试两个数组组成的多芯片封装,其余的都是单芯片封装。

所有的LED工作在其额定电流（350毫安）,在环境温度为35℃。

阵列和测T点的温度工作条件归纳于表二。

图６显示了作为一个时间的LED阵列的功能的相对光输出。

在这里，数据归一零小时的价值。

图。

６,不同的商业白光LＥＤ以不同的速率退化。

从这些初步数据显示，相同的工作条件,不同的LED有不同的T点的温度，会造成多大的不同的人生价值。

这些结果

表明,不同的ＬED散热器打包成固定装置才能有类似的生活时，需要不同的。

三、概要

这项研究的结果强调了包装的白色发光二极管用适当的热量管理，以保持光输出的重要性，从而延长系统的使用寿命。

在pn结的热量是影响白光ＬＥD的使用寿命的主要因素之一。

因此,了解生活和热之间的关系将是为那些有兴趣开发可靠的，长期的系统的制造商非常有用。

结果从第一个实验中,进行各种环境温度下理解的T点的温度和生命表明,随着温度的升高而降低生活指数方式之间的关系。

从第二实验结果进行了解不同的商业白光LED如何执行在相同作业条件下显示不同的包间,表明包使用不同的热提取技术和材料在生活中变化较大。

作为正在进行的研究的一部分，我们希望进一步探讨，如何在不同的商业的LED热的影响,并最终制定一个家庭的生活和T型点的温度不同的产品之间的关系曲线。