LED光衰的原理

什么是光衰 ?白光LED为什么会有光衰 ?LED真的能达到零光衰吗?

白光LED在照明应用中已经有好几个年头了 , 早些年的产品也有很多应用实例 , 包含手电筒和部分照明灯具 , 我想用过白光LED的朋友都有一个体会 , 白光LED在使用一段时间后在亮度上是不是都出现很大的下降呢 , 当亮度下降到一定的程度后 LED虽然还有光 , 但是已经没什么光效了 , 就没有了光源的利用价值了 , 究竟LED有效的光源使用寿命能达到多久呢 ?这是个很值得探讨的问题. 虽然网上很多刻意的宣传说LED的理论寿命能达到8-10万小时, 这个数据有没有实际依据呢 , 这个数据实际是实验室得出的结果 , 当然忽略了很多因素 , 比如LED在实际应用中受到很多因素的影响都会直接间接的影响LED的有效寿命的 , 其中包括LED晶片的品质 , 封装技术 , 应用材料 , 散热设计 , 应用中的温度和环境温度 , 电压电流的稳定性等多方面的因素都会关系到 LED的有效光源寿命和有效光源寿命直接相关的就是光衰 , 什么叫光衰呢?

下面小编对光衰问题做详细解答 :

LED光衰解读 :

光衰含义所谓光衰是指发光体经过一段时间使用后 , 发光效率出现下降 ,亮度就没有初始的时候高了 , 灯具标准是按1000小时计算光衰 , 也就是说累计或持续工作1000小时后发光效率下降的百分比 , 我们通常都很了解, 家用的照明灯具在使用一段时间后都会出现光衰 , 节能灯 , 日光灯都会有光衰 , 通常我们使用的节能灯和日光灯在使用一段时间后亮度都会比初始时低很多 , 一直到使用寿命的终结 , 亮度也是一直会直线下降 ,节能灯和日光灯将会越用越暗 . 按照节能灯的质量标准规定 , 普通节能灯在使用1000小时后光衰要保持小于5%,也就是说普通的节能灯在使用1000小时后的亮度要能达到初始亮度的95%以上. 所以节能灯的光衰是和节能灯的品质密切相关的 , 经过这么多年的节能灯使用历史我相信大家都已经发现 , 价格低廉的节能灯一般用到一年后就发现不怎么亮了 ,而质量好的品牌的节能灯甚至在用到三年五年后亮度还是没什么变化。

这一点足以证明灯具的光衰完全体现在灯具的品质上，光衰产生的原因 发光体之所以有光衰 , 是因为大部分发光体的材质在经过长时间工作后产生老化而至 , 任何发光材质在工作时都需要有能量供给, 能量常用的是电能 , 我们使用的灯泡都无一例外的都是把电能转化为热能和光能 , 也就是说任何发光元件都会产生热量 , 所以发光元件在长期持续的高温下材质将出现老化 , 材质的老化将直接影响了发光材质的发光效率 , 我们通常会发现日光灯和节能灯的灯管使用时间长了荧光粉会发黑 , 这就说明荧光粉在老化 , 老化越严重发光效率就越低 , 光衰就越大 , 所以要控制光衰的速度就要选择品质好的发光材质和元件 , 还有电路设计时要尽量控制发光材质的温度 , 发光材质的温度控制也将对降低光衰起到很明显的作用。

白光LED目前普遍采用的是蓝光晶片加黄色荧光粉调出来的白光 , 晶片的稳定性和散热的设计对光衰将起到重要的作用 , 要想改变光衰个就要从晶片入手 , 第二要从散热方面入手, 好的散热将大大的降低了LED的光衰 , 其次就是在产品应用中电源电流的控制也很重要 ,LED需要的是恒流电源不是恒压电源 , 是因为 LED的PN结的温度特性 , 温度升高了电流就会增大 , 压降会减小 , 当电流增大时晶片的温度也会出现上升 , 如此的特性将对LED很不利 , 所以控制恒定的电流是关键的。

LED的光衰LED是一种固态的半导体器件，直接把电转化为光，LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端是负极， 另一端连接电源的正极， 使整个晶片被环氧树脂封装起来，半导体晶片由三部分组成， 一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是 N型半导体，在这边主要是电子，中间通常是1至5个周期的量子阱。 当电流通过导线作用于这个晶片的时候， 电子和空穴就会被推向量子阱，在量子阱内电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量 , 也就是发出我们需要的光 , 晶片在工作时也会产生温度 , 长时间温度的升高将会使晶片产生老化 , 晶片的老化就出现发出的能量下降 , 发光效率降低 , 这就使LED出现了光衰。

LED光衰的控制LED产生光衰的原因很多 , 主要因素是晶片的老化 , 要解决光衰重要的就是要控制LED晶片老化的速度 , 当然LED晶片的品质很重要 , 还有就是解决晶片散热的问题的也很关键 , 总之解决 LED的光衰问题的因素是多方面的 , 晶片的品质和封装的技术封装材料的选择等都很关键。

LED的光衰与寿命LED的特点是寿命长 , 理论寿命能达到8到10万小时 ,当然就有人表示怀疑了 ,LED真的能达到这么长的寿命吗 , 按照这样的寿命计算LED灯具真能用到几十年不坏吗 ?

这里我需要向各位亲做详细解答. 根据实验室证明LED的寿命达到8到10万小时是有依据的 , 所谓的8到10万小时的寿命是要有前提条件的 ,LED的晶片 , 使用的环境 , 使用的电流等都有直接的关系 , 这种寿命是指LED从开始使用到电气性能完全丧失所需的时间 , 当然没考虑到光衰的因素 . 在照明应用中我们需要的是发光寿命 , 也就是说有效光源寿命 , 有效光源寿命是指LED工作时能发出有效的有利用价值的光的累计工作时间 ,LED通常有效光源寿命能达到3到5万小时就已经不错了 . 光衰大的就谈不上寿命了 , 普通的价格低廉的LED产品在使用1000小时后的光衰就超过30%以上了 , 有些甚至超过50%了, 这么大的光衰还能谈什么寿命呢 , 多用到3000小时后就类似于萤火虫了 , 就算寿命不到也没有使用价值了 . 所以LED光衰的速度和LED的寿命是成反比的 , 只有控制了光衰才真正达到了超长的寿命 !

综上所述 , 大家已经都了解了关衰的含义和光衰对 LED的影响了 , 那怎样才能控制白光 LED的光衰呢 ?下面一些个人观点来做一下分析 : 

1. 晶片的因素 : 晶片是LED的核心 , 发光完全是依靠晶片 , 晶片在工作时会产生温度也就是结温 , 当结温升高时将加速晶片的老化 , 晶片的老化将使发光效率大大降低, 所以好的晶片老化速度也就放慢 , 光衰的速度也就会降低 ,LED晶片有圆片和方片 , 圆片的光衰是非常大的 , 圆片成本比较低 , 一般应用于低端产品中 , 方片性能比较稳定 , 光衰也很小 , 但是成本相对较高 , 主要应用在高端的 LED照明产品中。

2. 散热的设计 : 晶片的结温升高老化速度就加快 , 所以要控制晶片的结温将对降低晶片老化速度起到很直接的效果 , 草帽LED一般采用的是环氧树脂封装 , 晶片是靠胶水固定在LED支架上的 , 也就是固晶胶 , 因为支架是金属的一般为铁支架和铜支架 , 因为考虑成本因素一般普遍采用铁支架 , 晶片工作时发出的热量主要靠支架导出来 , 所以导热设计很重要 . 支架是金属材料也就是导体 , 所以不可能把晶片直接紧贴在支架上的 , 晶片和支架之间就需要有一种介质 , 也就是绝缘胶和固晶胶 , 所以胶水的导热性能相当的重要 , 热阻越小将晶片的热量就导出的越多 ,将对晶片的散热更有利 !