三、溫度升高會(huì)降低LED的發(fā)光效率

　　溫度影響LED光效的原因包括以下幾個(gè)方面：

　　(1)溫度升高，電子與空穴的濃度會(huì)增加，禁帶寬度會(huì)減小，電子遷移率將減小。

　　(2)溫度升高，勢(shì)阱中電子與空穴的輻射復(fù)合幾率降低，造成非輻射復(fù)合(產(chǎn)生熱量)，從而降低LED的內(nèi)量子效率。

　　(3)溫度升高導(dǎo)致芯片的藍(lán)光波峰向長(zhǎng)波方向偏移，使芯片的發(fā)射波長(zhǎng)和熒光粉的激發(fā)波長(zhǎng)不匹配，也會(huì)造成白光LED 外部光提取效率的降低。

　　(4)隨著溫度上升，熒光粉量子效率降低，出光減少，LED 的外部光提取效率降低。

　　(5)硅膠性能受環(huán)境溫度影響較大。隨著溫度升高，硅膠內(nèi)部的熱應(yīng)力加大，導(dǎo)致硅膠的折射率降低，從而影響LED光效。

　　一般情況下，光通量隨結(jié)溫的增加而減小的效應(yīng)是可逆的。也就是說(shuō)當(dāng)溫度回復(fù)到初始溫度時(shí)，光輸出通量會(huì)有一個(gè)恢復(fù)性的增長(zhǎng)。這是因?yàn)椴牧系囊恍┫嚓P(guān)參數(shù)會(huì)隨溫度發(fā)生變化，從而導(dǎo)致LED器件參數(shù)的變化，影響LED的光輸出。當(dāng)溫度恢復(fù)至初態(tài)時(shí)，LED器件參數(shù)的變化隨之消失，LED光輸出也會(huì)恢復(fù)至初態(tài)值。對(duì)此，LED的光通量值有“冷流明”和“熱流明”之 分，分別表示LED結(jié)點(diǎn)在室溫和某一溫度下時(shí)LED的光輸出。

　　一般，LED光通量與結(jié)溫的關(guān)系可以用式(1)表示:

　　(1)

其中，表示結(jié)溫T1時(shí)的光通量(lm);表示結(jié)溫T2時(shí)的光通量(lm);K為溫度系數(shù)(1/℃);為L(zhǎng)ED結(jié)溫的差值，即

。

　　一般情況下， 值可由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。例如對(duì)于InGaAlP基LED相關(guān)的值如表1所示：

表1 不同材質(zhì)類別LED的溫度系數(shù)

圖2 不同k值LED的光輸出(百分比)隨結(jié)溫的變化關(guān)系

　　由圖2可以看出：LED光效溫度系數(shù)k最好在2.0×10-3以下，這樣由溫度引起的LED光輸出降低才不會(huì)很大。例如，InGaN類LED的 k值約為1.2×10-3，結(jié)溫125℃時(shí)光輸出相對(duì)結(jié)溫25℃時(shí)降低約11%。

　　目前，使用最多的GaN基白光LED的溫度系數(shù)大多在2.0×10-3～4.0×10-3之間，有的甚至達(dá)到了5.0×10-3。k值偏大的LED，更要注意控制結(jié)溫。