温度对LED显示屏的影响有五点与提高LED显示屏散热量的技巧化工设备

温度对LED显示屏的影响有五点与提高LED显示屏散热量的技巧

LED显示屏领先杀手是温度，LED显示屏对环境温度非常挑剔，作为第四代光源，因其节能、环保、长寿命等优点极具发展前景，但因为LED对温度极为敏感，结温升高会影响LED的寿命、光效、光色（波长）、色温、光形（配光）以及正向电压、最大注入电流、光度、色度、电气参数以及可靠性等，理论上在室温25摄氏度左右，其工作状态最理想，但实际上，户外显示屏在应用中环境温度相当复杂，夏天最高温度可能在60摄氏度以上，冬天的最低温度可能在-20摄氏度以下。　　LED、IC工作效率及表现不一致，亮度就不一致，屏体整体显示也自然变花了。在不同的温度条件下，红、绿、蓝三种灯的亮度衰减和下降是不同的，在25摄氏度时，其白平衡是正常的，但在60摄氏度时三种颜色的亮度都有所下降，而且其衰减值不一致，所以会产生整屏亮度下降和偏色的现象，整屏的质量就会下降。　　温度对LED显示屏的影响有以下五点：　　一、温度升高会缩短LED的寿命　　LED的寿命表现为它的光衰，也就是时间长了，亮度就越来越低，直到最后熄灭。通常定义LED光通量衰减30%的时间为其寿命，通常造成LED光衰的原因有以下几方面：　　（1）LED芯片材料内存在的缺陷在较高温度时会快速增殖、繁衍，直至侵入发光区，形成大量的非辐射复合中心，严重降低LED的发光效率，另外，在高温条件下，材料内的微缺陷及来自界面与电板的快扩杂质也会引入发光区，形成大量的深能级，同样会加速LED器件的光衰。　　（2）高温时透明环氧树脂会变性、发黄，影响其透光性能，工作温度越高这种过程将进行得越快，这是LED光衰的又一个主要原因。　　（3）荧光粉的光衰也是影响LED光衰的一个主要原因，因为荧光粉在高温下的衰减十分严重，所以，高温是造成LED光衰，缩短LED寿命的主要根源，不同品牌LED的光衰是不同的，通常LED厂家会给出一套标准的光衰曲线。例如Philips Lumiled公司的Luxeon K2的光衰曲线如图所示，当结温从115℃提高到135℃，其寿命就会从50，000小时缩短到20，000小时。　　高温导致的LED光通量衰减是不可恢复的，LED没有发生不可恢复的光衰减前的光通量，称为LED的“初始光通量”。　　二、温度过高会限制LED的最大注入电流　　温度升高，材料的禁带宽度将减小，导致最大注入电流减小，另外，温度还会影响LED的配光曲线、色温及显色性。　　温度影响透光材料折射率，会改变LED出光光线的空间分布，即配光曲线，温度过高，蓝光波峰长移，荧光粉波峰变平坦而劣化，会导致LED色温偏高、显色性变差　　三、温度升高会降低LED的发光效率　　温度影响LED光效的原因包括以下几个方面：　　（1）温度升高，电子与空穴的浓度会增加，禁带宽度会减小，电子迁移率将减小。　　（2）温度升高，势阱中电子与空穴的辐射复合几率降低，造成非辐射复合（产生热量），从而降低LED的内量子效率。　　（3）温度升高导致芯片的蓝光波峰向长波方向偏移，使芯片的发射波长和荧光粉的激发波长不匹配，也会造成白光LED 外部光提取效率的降低[3]。　　（4）随着温度上升，荧光粉量子效率降低，出光减少，LED 的外部光提取效率降低。　　（5）硅胶性能受环境温度影响较大。随着温度升高，硅胶内部的热应力加大，导致硅胶的折射率降低，从而影响LED光效。　　一般情况下，光通量随结温的增加而减小的效应是可逆的。也就是说当温度回复到初始温度时，光输出通量会有一个恢复性的增长。这是因为材料的一些相关参数会随温度发生变化，从而导致LED器件参数的变化，影响LED的光输出。当温度恢复至初态时，LED器件参数的变化随之消失，LED光输出也会恢复至初态值。对此，LED的光通量值有“冷流明”和“热流明”之 分，分别表示LED结点在室温和某一温度下时LED的光输出。　　一般，LED光通量与结温的关系可以用式表示：　　不同k值LED的光输出（百分比）随结温的变化关系，由图可以看出：LED光效温度系数k最好在2.0×10-3以下，这样由温度引起的LED光输出降低才不会很大。例如，InGaN类LED的 k值约为1.2×10-3，结温125℃时光输出相对结温25℃时降低约11%。　　目前，使用最多的GaN基白光LED的温度系数大多在2.0×10-3～4.0×10-3之间，有的甚至达到了5.0×10-3。k值偏大的LED，更要注意控制结温。　　四、温度对LED正向电压的影响　　正向电压是判定LED性能的一个重要参量，其大小取决于半导体材料的特性、芯片尺寸以及器件的成结与电极制作工艺。相对于20mA的正向电流通常InGaAlP LED的正向电压在1.8～2.2V之间，InGaN LED的正向电压处在3.0～3.5V之间。在小电流近似下，LED器件的正向压降可由式表示：　　当电流固定时，温度升高，LED正向电压会下降。由于正向电压与温度的关系接近线性，所以大多LED热阻测试仪器利用LED的这一特性测量其热阻或结温。　　五、温度对LED发光波长（光色）的影响　　LED的发光波长一般可分成峰值波长与主波长。峰值波长即光强最大的波长，而主波长可由X、Y色度坐标决定，反映了人眼所感知的颜色。显然，结温所引致的LED发光波长的变化将直接造成人眼对LED发光颜色的不同感受。对于一个LED器件，发光区材料的禁带宽度值直接决定了器件发光的波长或颜色。温度升高，材料的禁带宽度将减小，导致器件发光波长变长，颜色发生红移，通常可将波长随结温的变化表示为式：　　当电流固定时，温度升高，LED正向电压会下降。由于正向电压与温度的关系接近线性，所以大多LED热阻测试仪器利用LED的这一特性测量其热阻或结温。　　六、温度过高会对LED造成永久性破坏　　（1）LED工作温度超过芯片的承载温度将会使LED的发光效率快速降低，产生明显的光衰，并造成损坏；　　（2）LED多以透明环氧树脂封装，若结温超过固相转变温度（通常为125℃），封装材料会向橡胶状转变并且热膨胀系数骤升，从而导致LED开路和失效。　　提高LED显示屏散热量的七点技巧：　　1、风扇散热：灯壳内部用长寿高效风扇加强散热，比较常用的方法这种方法造价低、效果好。　　2、利用铝散热鳍片：这是最常见的散热方式，用铝散热鳍片做为外壳的一部分来增加散热面积。　　3、空气流体力学：利用灯壳外形，制造出对流空气，这是最低成本的加强散热方法。　　4、表面辐射散热处理：灯壳表面做辐射散热处理，较为简单的就是涂抹辐射散热漆，可以将热量用辐射方式带离灯壳表面。　　5、导热散热一体化：高导热陶瓷的运用，灯壳散热的目的是降低led高清显示屏芯片的工作温度，由于LED芯片膨胀系数和我们常的金属导热、散热材料膨胀系数差距很大，不能将LED芯片直接焊接，以免高、低温热应力破坏LED显示屏的芯片。　　6、导热管散热：利用导热管技术，将热量由LED显示屏芯片导到外壳散热鳍片。　　7、导热塑料壳：在塑料外壳注塑时填充商导热材料，从而达到增加塑料外壳导热、散热能力。　　总结：　　大功率LED因发热量大，导致其工作温度偏高，性能急剧下降。只有深入了解LED的温度特性，开发低热阻的LED芯片及LED应用产品，才能真正体现LED的优越性，可见LED显示屏散热技术的成熟和进步都会有利于它的节约，环保理念，LED电子显示屏厂家在LED显示屏制作上，提高LED显示屏散热量的方法多种多样，散热时依据功率大小及使用场所，会有不同的考量。

来源：机房百科

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