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溫度對機器視覺LED光源的影響簡析
溫度對機器視覺LED光源的影響簡析
LED光源,，以其節(jié)能、環(huán)保,、使用壽命長等優(yōu)點廣泛用于機器視覺領(lǐng)域中,。在具體應(yīng)用中由于受到各種因素的影響，LED光源的可靠性也會在一定程度上受到影響,。
LED(Light Emitting Diode：發(fā)光二極管)對溫度極為敏感,，結(jié)溫升高會影響LED的壽命、光效,、光色(波長),、色溫、光形(配光)以及正向電壓,、大注入電流,、光度、色度,、電氣參數(shù)以及可靠性等,。下面對溫度升高對LED各光電參數(shù)及可靠性的影響做以簡要分析。
一,、溫度過高會對LED造成性破壞
由于LED多以透明環(huán)氧樹脂封裝,，若結(jié)溫超過固相轉(zhuǎn)變溫度(通常為125℃)，封裝材料會向橡膠狀轉(zhuǎn)變并且熱膨脹系數(shù)驟升，從而導(dǎo)致LED開路和失效,。而且LED工作溫度超過芯片的承載溫度將會使LED的發(fā)光效率快速降低,，產(chǎn)生明顯的光衰，并造成損壞,。
二,、溫度升高會縮短LED的壽命
LED的壽命表現(xiàn)為它的光衰，也就是時間長了,，亮度就越來越低，直到后熄滅,。通常定義LED光通量衰減30%的時間為其壽命,?！ ?/span>
三、溫度升高會降低LED的發(fā)光效率 溫度升高,，電子與空穴的濃度會增加,，禁帶寬度會減小,，電子遷移率將減??；溫度升高,，勢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；溫度升高導(dǎo)致芯片的藍(lán)光波峰向長波方向偏移,，使芯片的發(fā)射波長和熒光粉的激發(fā)波長不匹配,，也會造成白光LED 外部光提取效率的降低,；同時隨著溫度上升,，熒光粉量子效率降低,，出光減少,，LED 的外部光提取效率降低；而且硅膠性能受環(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,。
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,。峰值波長即光強大的波長,，而主波長可由X,、Y色度坐標(biāo)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,。
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,。
六,、溫度過高會限制LED的大注入電流
溫度升高，材料的禁帶寬度將減小,，導(dǎo)致大注入電流減小,。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(lán)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 ,。