四、溫度對LED發(fā)光波長(光色)的影響

　　LED的發(fā)光波長一般可分成峰值波長與主波長。峰值波長即光強最大的波長，而主波長可由X、Y色度坐標決定，反映了人眼所感知的顏色。顯然，結(jié)溫所引致的 LED發(fā)光波長的變化將直接造成人眼對LED發(fā)光顏色的不同感受。對于一個LED器件，發(fā)光區(qū)材料的禁帶寬度值直接決定了器件發(fā)光的波長或顏色。溫度升高，材料的禁帶寬度將減小，導(dǎo)致器件發(fā)光波長變長，顏色發(fā)生紅移。

　　通常可將波長隨結(jié)溫的變化表示為式(2)：

　　其中:表示結(jié)溫T1時的波長(nm);表示結(jié)溫T2時的波長(nm);K表示波長隨溫度變化的系數(shù)，一般在0.1～0.3nm/K之間;。

　　五、溫度對LED正向電壓的影響

　　正向電壓是判定LED性能的一個重要參量，其大小取決于半導(dǎo)體材料的特性、芯片尺寸以及器件的成結(jié)與電極制作工藝。相對于20mA的正向電流通常InGaAlP LED的正向電壓在1.8～2.2V之間，InGaN LED的正向電壓處在3.0～3.5V之間。在小電流近似下，LED器件的正向壓降可由式(3)表示：

　　　(3)

　　式中，Vf為正向電壓，If為正向電流，I0為反向飽和電流，q為電子電荷，k是玻爾茲曼常數(shù)，Rs是串聯(lián)電阻，n是表征P/N結(jié)完美性的一個參量，處在 1～2之間。式(3)的右邊只有反向飽和電流I0與溫度密切相關(guān)，I0值隨結(jié)溫的升高而增大，導(dǎo)致正向電壓Vf值的下降。實驗指出，在輸入電流恒定的情況下，對于一個確定的LED器件，兩端的正向壓降與溫度的關(guān)系可由式(4)表示：

　　(4)

　　式(4)中，與分別表示結(jié)溫為T2與T1時的正向壓降，K是壓降隨溫度變化的系數(shù)，一般在-1.5～-2.5mV/K 之間;。

　　當(dāng)電流固定時，溫度升高，LED正向電壓會下降。由于正向電壓與溫度的關(guān)系接近線性，所以大多LED熱阻測試儀器利用LED的這一特性測量其熱阻或結(jié)溫。

　　六、溫度過高會限制LED的最大注入電流

　　溫度升高，材料的禁帶寬度將減小，導(dǎo)致最大注入電流減小。

圖3 Cree 3WXLampXP-E最大注入電流與結(jié)溫的關(guān)系

　　另外，溫度還會影響LED的配光曲線、色溫及顯色性。

　　溫度影響透光材料折射率，會改變LED出光光線的空間分布，即配光曲線。

　　溫度過高，藍光波峰長移，熒光粉波峰變平坦而劣化，會導(dǎo)致LED色溫偏高、顯色性變差。

　　七、總結(jié)

　　大功率LED因發(fā)熱量大，導(dǎo)致其工作溫度偏高，性能急劇下降。只有深入了解LED的溫度特性，開發(fā)低熱阻的LED芯片及LED應(yīng)用產(chǎn)品，才能真正體現(xiàn)LED的優(yōu)越性。