導(dǎo)讀：LED的結(jié)溫原理及結(jié)溫升高會(huì)對(duì)LED產(chǎn)生的影響問題，靜電破壞的原理以及列舉一些類型的LED容易受靜電破壞導(dǎo)致失效，探討LED路燈防雷能用一個(gè)壓敏電阻的問題，解讀設(shè)計(jì)高品質(zhì)LED驅(qū)動(dòng)電路的方法和選擇和設(shè)計(jì)LED驅(qū)動(dòng)電源時(shí)要考慮哪些因素等問題。下面就跟隨美亞迪光電一起來了解下
LED的結(jié)溫原理及結(jié)溫升高會(huì)對(duì)LED產(chǎn)生的影響問題，靜電破壞的原理以及列舉一些類型的LED容易受靜電破壞導(dǎo)致失效，探討LED路燈防雷能用一個(gè)壓敏電阻的問題，解讀設(shè)計(jì)高品質(zhì)LED驅(qū)動(dòng)電路的方法和選擇和設(shè)計(jì)LED驅(qū)動(dòng)電源時(shí)要考慮哪些因素等問題。下面就跟隨美亞迪小編一起來了解下。
問：?jiǎn)蝹€(gè)LED的流明效率與用LED作光源構(gòu)成的燈具的流明效率有什么異同?
答：針對(duì)某一個(gè)特定的LED，加上規(guī)定的正向偏置，如加上IF=20mA正向電流后(對(duì)應(yīng)的VF≈3.4V)，測(cè)得的輻射光通量Φ=1.2lm，則這個(gè)LED的流明效率為η=1.2lm×1000/3.4V×20mA=1200/68≈17.6lm/W。顯然，對(duì)單個(gè)LED，如施加的電功率Pe=VF×IF，那么在這個(gè)功率下測(cè)得的輻射光通量折算為每瓦的流明值即為單個(gè)LED的流明效率。
但是，作為一個(gè)燈具，不論LEDPN結(jié)上實(shí)際加上的功率VF×IF是多少，燈具的電功率總是燈具輸入端口送入的電功率，它包括電源部分(如穩(wěn)壓器、穩(wěn)流源、交流整流成直流電源部分等)所消耗的功率。燈具中，驅(qū)動(dòng)電路的存在使它的流明效率比測(cè)試單個(gè)LED的流明效率要下降。電路損耗越大，流明效率越低，因此，尋找一種高效率的LED驅(qū)動(dòng)電路就顯得極為重要。
問：什么是LED的結(jié)溫?結(jié)溫升高會(huì)對(duì)LED造成什么影響?
答：LED基本結(jié)構(gòu)是一個(gè)半導(dǎo)體的PN結(jié)。當(dāng)電流流過LED器件時(shí)，PN結(jié)的溫度將上升，嚴(yán)格意義上說，就把PN結(jié)區(qū)的溫度定義為L(zhǎng)ED的結(jié)溫。通常由于器件芯片均具有很小的尺寸，因此我們也可把LED芯片的溫度視之為結(jié)溫。
當(dāng)PN結(jié)的溫度(例如環(huán)境溫度)升高時(shí)，PN結(jié)內(nèi)部的雜質(zhì)電離加快，本征激發(fā)加速。當(dāng)本征激發(fā)產(chǎn)生的復(fù)合載流子的濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過雜質(zhì)濃度時(shí)，本征載流子的數(shù)量增大的影響較之遷移率減小的半導(dǎo)體電阻率變化的影響更為嚴(yán)重，導(dǎo)致內(nèi)量子效率下降，溫度升高又導(dǎo)致電阻率下降，使同樣IF下，VF降低。如果不用恒流源驅(qū)動(dòng)LED，則VF降將促使IF指數(shù)式增加，這個(gè)過程將使LEDPN結(jié)上溫升更加快，最終溫升超過最大結(jié)溫，導(dǎo)致LEDPN結(jié)失效,這是一個(gè)正反饋的惡性過程。
PN結(jié)上溫度升高，使半導(dǎo)體PN結(jié)中處于激發(fā)態(tài)的電子/空穴復(fù)合時(shí)從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)射出光子的過程發(fā)生退化。這是由于PN結(jié)上溫度升高時(shí)，半導(dǎo)體晶格的振幅增大，使振動(dòng)的能量也發(fā)生增加，當(dāng)它超過一定值時(shí)，電子/空穴從激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時(shí)會(huì)與晶格原子(或離子)交換能量，于是成為無光子輻射的躍遷，LED的光學(xué)性能退化。
問：什么是靜電破壞?哪些類型的LED容易受靜電破壞導(dǎo)致失效?
答：靜電實(shí)際上是由電荷累積構(gòu)成。人們?cè)谌粘Ｉ钪?，特別在干燥天氣環(huán)境中，當(dāng)用手去觸摸門窗類物品時(shí)會(huì)感覺“觸電”，這就是門窗類物品靜電積累到一定程度時(shí)對(duì)人體的“放電”。對(duì)于羊毛織品、尼龍化纖物品，靜電積累起來的電壓可高達(dá)一萬(wàn)多伏特，電壓十分高，但靜電功率不大，不會(huì)威脅生命，然而對(duì)于某些電子器件卻可以致命，造成器件失效。
LED中用GN基構(gòu)成的器件，由于是寬禁帶半導(dǎo)體材料，它的電阻率較高，對(duì)于InGaN/AlGaN/GaN的雙異質(zhì)結(jié)藍(lán)色光LED，其InGaN的有源層的厚度一般只有幾十納米，再由于這種LED的兩個(gè)正、負(fù)電極在芯片同一面上，之間距離很小，若兩端靜電電荷累積到一定值時(shí)，這一靜電電壓會(huì)將PN擊穿，使其漏電增大，嚴(yán)重時(shí)PN結(jié)擊穿短路，LED失效。
正因?yàn)榇嬖陟o電威脅，對(duì)于上述結(jié)構(gòu)的LED芯片和器件在加工過程中對(duì)加工廠地、機(jī)器、工具、儀器，包括員工服裝均要采取防靜電措施，確保不損傷LED。另外，在芯片和器件的包裝上也要采用防靜電材料。
問：LED路燈防雷能用一個(gè)壓敏電阻嗎
答：關(guān)于路燈的防雷設(shè)計(jì)并非是一個(gè)簡(jiǎn)單的問題。首先要了解你的路燈系統(tǒng)方案全貌架構(gòu)，如采用AC-->開關(guān)電源-->恒流源-->LED光源的方案，那么，你應(yīng)該首先考慮開關(guān)電源的防雷，雷擊的侵入往往是由AC電線導(dǎo)入的，先被侵害的主體應(yīng)該是開關(guān)電源，經(jīng)開關(guān)電源輸出的直流電壓理論上是一干凈的電源，至此雷擊對(duì)恒流源的影響已經(jīng)很小了。LED路燈一般是買現(xiàn)成的開關(guān)電源來配套，因此你在選用時(shí)特別選購(gòu)能防雷擊的開關(guān)電源，即在開關(guān)電源的輸入端已設(shè)置防雷擊電路。
問：LED被靜電擊穿的原理和過程是怎么樣的?會(huì)有何影響?
答：LED屬于半導(dǎo)體類元件，它的PN結(jié)是直接裸露在外頭的，很容易接觸靜電。當(dāng)LED兩個(gè)電極上極性不同的電荷積累(產(chǎn)生電荷或者轉(zhuǎn)移過來的電荷)到一定的程度，又得不到及時(shí)釋放，電荷能量一旦超過LED芯片最大承受值時(shí)，電荷將以極短的瞬間(納秒級(jí)別)在LED兩個(gè)電極層之間進(jìn)行放電，產(chǎn)生功率焦耳的熱量，在導(dǎo)電層之間局部(往往是電阻值最小、電極周邊的)會(huì)形成1400℃以上的高溫，高溫將會(huì)把導(dǎo)電層之間熔融成一些小孔，從而造成漏電、暗亮、死燈、電性飄移等現(xiàn)象。
這個(gè)擊穿LED的靜電能量它并非就是一個(gè)高壓，學(xué)術(shù)的講是一個(gè)能量，它取決于電荷的量和的時(shí)間長(zhǎng)短這兩個(gè)核心系數(shù)。放電剎那的時(shí)間越短威力越大，電荷越多威力也越大。靜電擊穿LED是個(gè)非常復(fù)雜的過程，因此，測(cè)試LED抗靜電時(shí)的模擬設(shè)計(jì)也是一項(xiàng)很復(fù)雜、很嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臏y(cè)試。
被靜電擊損后的LED如果是比較嚴(yán)重的往往是死燈、漏電。輕微的靜電損傷，LED一般沒有什么異常，但此時(shí)，該LED已經(jīng)有一定的隱患，當(dāng)它受到二次靜電損傷時(shí)，那就會(huì)出現(xiàn)暗亮、死燈、漏電增大啦。
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