led器件與光源模組光通維持率與壽命時(shí)間

LED器件與光源模組光通維持率與壽命時(shí)間LED應(yīng)用入門簡(jiǎn)介一、LED器件與光源模組的光通維持率LV根據(jù)GB/T248232009普通照明用LED模塊性能要求，LED器件或光源模組的光通維持率是指模塊在規(guī)定的條件下燃點(diǎn)，在壽命期間內(nèi)一特定時(shí)間的光通量與該模塊的初始光通量之比，以百分率表示，即有如下表示LV（T）/（0）X100式中T為特定時(shí)間單位為小時(shí)，一般規(guī)定為3000H或6000H（T）為燃點(diǎn)時(shí)間T后的光通量（0）為燃點(diǎn)前的初始光通量規(guī)定LED器件或LED模組必須達(dá)到一定的光通維持率，實(shí)際是用它來(lái)評(píng)判LED器件預(yù)期工作壽命時(shí)間或LED光源模組在規(guī)定的環(huán)境溫度等（即額定）條件下連續(xù)工作，其輻射光輸出的衰退速率，如果衰退速率高，則此LED器件或光源模組的壽命時(shí)間短，反之則長(zhǎng)。因?yàn)楣馔ňS持率越高，其工作壽命時(shí)間也長(zhǎng)，二者是關(guān)聯(lián)的。對(duì)用于普通照明的白光LED器件或光源模組，在上述頒布的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或CQC節(jié)能認(rèn)證技術(shù)要求中都規(guī)定其3000小時(shí)的光通維持率不能低于92,或6000小時(shí)不低于88等,對(duì)于路燈用的LED器件或光源模組3000小時(shí)的光通維持率不能低于96，6000小時(shí)不低于92等,同時(shí)還規(guī)定了其工作壽命時(shí)間（即光衰至初始值的70的工作時(shí)間）的要求為30000小時(shí)或40000小時(shí)。本文主要討論LED器件與光源模組的光通維持率與壽命時(shí)間的相互關(guān)聯(lián)性。供作參考二、LED器件與LED光源模組光通維持率LV與壽命時(shí)間TLIFE的關(guān)聯(lián)性從電子器件的電功能會(huì)隨工作時(shí)延長(zhǎng)發(fā)生暖慢退化的亞瑪卡西方程知道，對(duì)于LED發(fā)光器件，其發(fā)光能力即光輸出也會(huì)隨使用時(shí)間哀退,也就是指隨著器件工作時(shí)間的延長(zhǎng)，其輸出輻射光通量會(huì)發(fā)生衰退，即所謂的“光衰”。GB/T248232009中規(guī)定，LED器件或光源模組連續(xù)工作直到其輸出光通量為其初始光通量值的70時(shí)的時(shí)間，即為其壽命終了時(shí)間TLIFE單位小時(shí)。亞瑪卡西方程可表為（T）OEXPT1式中為L(zhǎng)ED器件或光源模組的光輸出退化系數(shù)；T為L(zhǎng)ED器件或光源模組的工作時(shí)間；0為L(zhǎng)ED器件或光源模組的初始光通量；（T）為L(zhǎng)ED器件或光源模組經(jīng)過工作時(shí)間T后的光通量。由（1）式顯然可知從規(guī)定時(shí)間T的光通維持率可以求得這類LED器件或光源模組的光輸出衰退系數(shù)值。以LV096（即光通維持率為96）的LED器件或光模組為例它們的光衰退化系數(shù)1可由下式求得（1）（1/T）LN（T）/O（2）即（1）1/3000LN09600408/3000136105對(duì)普通照明的LED器件或光源模組標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求為L(zhǎng)V092，則可得（2）（1/3000）LN（092）2779105顯然，不同的光通維持率的LED，其光輸出衰退系數(shù)也不同。衰退系數(shù)越小，LED器件與光源模組的30光衰的時(shí)間越長(zhǎng)，也即壽命時(shí)間越長(zhǎng)。以上述LV096為例，其壽命時(shí)間TLIFE可用（2）式求出,此時(shí)只要按壽命判據(jù),即用07取代092,可求得TLIFE11/1LN（T）/O1/（136105）LN0703567/（136105）263104（小時(shí)）30光衰時(shí)間，即壽命時(shí)間TLIFE為263萬(wàn)小時(shí)。同樣對(duì)光通維持率為092的LED器件與光源模組的壽命時(shí)間TLIFE則為TLIFE11/2LN（07）12832（H）顯然TLIFE1TLIFE2。這是因?yàn)?1的原因所至。三、LED器件與光源模組的光衰系數(shù)與TJ的關(guān)系上面我們的討論分析中，均沒有提到LED器件與光源模組的光輸出退化系數(shù)與哪些參數(shù)關(guān)聯(lián)從光通維持率可以推算出值，是有條件的如果LED器件與光源模組由于工作環(huán)境不同，或者其熱管理設(shè)計(jì)不同，或者LED器件芯片上溫度不同，則都會(huì)影響光輸出的衰退系數(shù)值的大小。對(duì)于LED因其光電參數(shù)都是溫度的函數(shù)因此與TJ（或特定情況下與TA環(huán)境溫度）相關(guān)，這可用著名的阿倫尼斯模型耒描走述它們之間的關(guān)聯(lián)。即有（TJ）OEXP（EA/KTJ）（3）式中（TJ）是器件PN結(jié)上溫度為TJ時(shí)的衰退系數(shù)；O是器件衰退常數(shù)；EA器件激活能（對(duì)LED一般在044046之間）；K波爾玆曼常數(shù)862105EV；TJLEDPN結(jié)絕對(duì)溫度。（用絕對(duì)溫度表示是要加上273K）。若我們?nèi)A045，TA45，LED芯片到環(huán)境間的總熱阻為RTHRTH1RTH2RTH3RTH4時(shí)，以一個(gè)1WLED為例。TJTAPDRTH1RTH2RTH3RTH4，假設(shè)四個(gè)熱阻分別為（10、102、02、12）TJ451W0710/W102/W02/W12/W6138于是（TJ）OEXP045/862105（6138273）OEXP（045105/2882356）OEXP（1561）這里對(duì)某一類型LED可以通過測(cè)試求出它的衰退常數(shù)，如果我們?nèi)杂们笆龉馔ňS持率為096的LED為例，可求得它的（0）O（TJ）/EXP（1561）13610516610722576求出了O可以利用（3）式求得不同TJ時(shí)的（TJ）值，再利用（1）式求得不同TJ利用已頒布的標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的光通維持率求得的TLIFE值。再利用不同TJ下求出壽命時(shí)間值就可以作出TLIFETJ的關(guān)系曲線。在已知TA25的條件下LED芯片上的結(jié)溫為42。若因TA變化為48度則TJ65，此時(shí)的光通維持率又為多少我們來(lái)推算一下22576EXP（15445）248105（65）/（O）EXP（65）TEXP（0744）09285即光通維持率應(yīng)為9285于是TLIFE1/（65）LN（07）03566/（248105）1438104（H）對(duì)于LED器件與光源模組，知道了在特定條件下，即規(guī)定的電功率PD，工作環(huán)境溫度TA及LED器件的熱阻RTH1，及PCB板熱阻RTH2，散熱器熱阻RTH3及散熱器與環(huán)境間的等效熱阻RTH4時(shí)的光通維持率，就可以推算出該LED器件或光源模組的工作壽命時(shí)間的水平。當(dāng)然這方面要對(duì)一定數(shù)量的LED器件或光源模組進(jìn)行多次光通維持率的多次試驗(yàn)用統(tǒng)計(jì)方法處理數(shù)據(jù)后可