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文章来源：嘉峪检测网

本文对限制LED效率的机理进行了研究，并对影响这些设备及固态照明系统可靠性的主要问题进行了分析。在 部分中，我们对LED的主要损耗机理进行了研究，特别是thermalrollover问题、高温条件下效率的降低、正常使用导致的机能损耗、因过量能耗导致的蓝光/绿光/白光LED效率损失进行了分析。LED并不是影响固态照明系统效率的 因素。此外，变压器、一次光学和二次光学设计以及驱动器的选择（直流和脉宽调变）等其他因素也会大大降低基于LED照明系统的性能。

本文第二部分对影响LED系统可靠性的问题进行了分析。我们讨论了导致设备退化的可能因素，特别是对逐渐老化的机理（半导体芯片、荧光粉及封装的老化）和突然退化机理（如因静电释放、过电应力和热插拔而导致的退化）进行了分析。 ，我们对用来测量LED光源光效维护系数和正确预测LED寿命的主要标准（LM80和TM21）进行了简单的分析。

LED系统的效率：我们如何克服物理限制？

与传统照明灯具相比，LED系统被认为是极具效率的灯具。尽管近年来一些LED商业照明设备（如CreeMKR）的光能转化率高达lm/W，但一些物理机理仍然限制着LED系统的潜在发展，特别是在高电流和高温工作条件下。

温度对效率的影响

随着温度的增加，流明转换率会降低，其降低程度与构成LED的元件-半导体的物理特性有关。随着腔面温度的增加，流明转换效率会降低，同时发射辐射的波长会增加（因此辐射能量会降低）。这一现象被称作“thermalrollover”现象，其形成直接取决于LED基础性材料半导体的类型。可见光LED通常使用两种不同的半导体：适用于紫光、蓝光和绿光LED的基于氮化镓(GaN)的 半导体、基于 铟(indiumphosphide)的 半导体、以及适用于从 光到红光LED的基于铝镓材料的 半导体。然而，由于主动区和带有体阻挡层的半导体中量子阱之间能量差的缩小，基于铝镓材料的LED会比基于氮化镓的LED更易损耗。为避免这些损耗，需做到以下两点：首先要使用 效的散热系统降低腔面温度；其次要增加腔长和增大发光区宽度。（图1,a–b）。

不同的温度指LED照明系统发出的光与不同的反侧光（例如，红光和白光LED）混合时，就需要根据LED本身的腔面温度选择一个电流补偿系统。这对于将高效专业的白光LED发出的光与绿光和红光LED融为一体的、新一代光引擎来说尤为重要，通过借助高演色性（CRI90）发出一种暖色温光（-K），来平衡热辐射量。

在理想的条件下，这些光引擎在效率和光质方面都具有出色的性能。然而遗憾的是，随着温度的变化，由于会发生不同程度的损耗，因而各种组件光谱的均衡程度得到了削弱。因此，为了保证光谱整体的均衡性，需要使用装有热光学数字微控传感器的反馈系统。由此可见，温度不仅影响LED的效率，而且还影响一些较为复杂的系统的显色特性，因此需要对这些系统加以调整。

光衰

LED也有光衰问题，但造成该问题的物理机理至今尚不完全清楚。研究显示，当极化二极管的电流密度增加时，其发光效率就会下降。光衰在强电流条件下会变得很快，目前市面上的LED的效率 降幅多达几个百分点。

很多物理现象被认为可能与光衰有关，最常见的两种是俄歇复合(Augerre