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LED灯珠散热的计算方法

一、热对LED的影响

1、LED是冷光源吗？

（1）LED的发光原理是电子与空穴经过复合直接发出光子，过程中不需要热量。LED可以称为冷光源。

（2）LED的发光需要电流驱动。输入LED的电能中，只有约15%有效复合转化为光，大部分（约85%）因无效复合而转化为热。

（3）LED发光过程中会产生热量，LED并非不会发热的冷光源。

2.热对LED性能和结构的影响

LED电致发光过程产生的热量和工作环境温度（Ta）的不同，引起led芯片结温Tj的变化。LED是温度敏感器件，当温度变化时，LED的性能和封装结构都会受到影响，从而影响LED的可靠性。

(1) 光通量与温度的关系

①光通量Фv与结温Tj的关系

其中：Фv（Tj1）=结温Tj1时的光通量

Фv（Tj2）=结温Tj2时的光通量

ΔTj= Tj2 -Tj1

k=温度系数

②光通量与环境温度的关系

Ta=100℃时，LED的光通量将下降至室温时的一半左右。

LED的应用必须考虑温度对光通量的影响。

(2)波长与结温Tj的关系

λd（Tj2）=λd（Tj1）+kΔTj

(3)正向压降Vf结温Tj的关系

Vf（Tj2）= Vf（Tj1）+kΔTj

k=ΔVf/ΔTj ：正向压降随结温变化的系数，通常取-2.0mV/℃.

(4)热对发光效率ηv的影响

*在输入功率一定时：　

*LED内部会形成自加热循环，如果不及时引导和消散LED的热量，LED的发光效率将不断降低。

(5)热对LED出光通道的影响

*加速出光通道物质的老化；

*降低通道物质的透光率；

*改变出光通道物质的折射率，影响光线的空间分布；

*严重时改变出光通道结构。

(6)热对LED电通道（欧姆接触/固晶界面）的影响

*引致封装物质的膨胀或收缩；

*封装物质的膨胀或收缩产生的形变应力，使欧姆接触/固晶界面的位移增大，造成LED开路和突然失效。

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LED灯珠对LED显示屏的影响有哪些

1、视角

LED显示屏的视角决定于LED灯珠的视角。目前户外显示屏大多选用水平视角100°;、垂直视角50°;的椭圆LED，户内显示屏则选用水平垂直均为120°;的贴片LED。高速公路上的显示屏由于其特殊性一般选用30°;视角的圆形LED就够了。一些高楼上的显示屏对垂直视角要求较高。视角与亮度互为矛盾，大视角必然会降低亮度。视角的选择需要根据具体的用途来决定。

2、亮度

LED亮度是显示屏亮度的重要决定因素。LED亮度越高，使用电流的余量越大，对节省耗电、保持LED稳定有好处。LED有不同的角度值，在芯片亮度已定的情况下，角度越小，LED则越亮，但显示屏的视角则越小。一般应选择100度的LED以保证显示屏足够的视角。针对不同点间距和不同视距的显示屏，应在亮度、角度和价格上找到一个平衡点。

3、失效率

由于全彩显示屏由上万甚至几十万组红、绿、蓝三种LED组成的像素点组成，任一颜色LED的失效均会影响显示屏整体视觉效果。一般来说，按行业经验，在LED显示屏开始装配至老化72小时出货前的失效率应不**万分之三(指LED灯珠本身原因引起的失效)。

4、抗静电能力

LED是半导体器件，对静电敏感，较易引致静电失效，故抗静电能力对显示屏的寿命至关重要。一般来说，LED的人体静电模式测试失效电压不应低于2000V。

5、寿命

LED器件的理论寿命为10万小时，远大于LED显示屏其它部件的工作寿命，故只要LED器件品质保证、工作电流合适、PCB散热设计合理、显示屏生产工艺严谨，LED器件将是显示屏整机中较耐用的部件之一。

LED器件占LED显示屏价格比重的70%，所以说LED器件可以决定LED显示屏质量的优劣。我国即是LED器件的生产大国，也是LED显示屏制做的聚集地。LED显示屏的高技术要求是未来的发展趋势，LED显示屏的高质量要求，不仅仅关于LED显示屏厂商的走向，也牵连的LED显屏器件厂家的发展。从LED器件把关，促进中国由LED显示屏制造大国向LED显示屏制造强国的转变。

6、衰减特性

LED显示屏长时间工作后会出现亮度下降和显示屏颜色不一致的现象，主要是由于LED器件的亮度衰减造成的。LED亮度的衰减会造成显示屏整屏亮度降低。红、绿、蓝LED亮度衰减幅度的不一致会造成LED显示屏颜色的不一致，就是我们常说的显示屏花了的现象。高品质的LED器件能够很好地控制亮度衰减幅度。按1000小时常温点亮20mA标准，红色衰减应小于2%，蓝、绿色衰减应小于10%，故蓝、绿色LED在显示屏设计时尽量不要用到20mA电流，较i好只用70%至80%的额定电流。

衰减特性除与红、绿、蓝LED本身特性相关外，使用电流、PCB板散热设计、显示屏使用环境温度等均对衰减造成影响。

7、尺寸

LED器件的尺寸影响LED显示屏的像素点距离，即分辨率。5mm的椭圆灯主要用于P16以上的户外显示屏，3mm的椭圆灯主要用于P12.5、P12、P10的户外显示屏，3528型贴片LED主要用于P6、P8的户内显示屏，2020型贴片LED主要用于P2  i、P3等室内显示屏。在点间距不变的前提下，LED器件尺寸增大，能够增加显示面积，减少颗粒感，不过由于黑区面积减少，会降低对比度;相反，LED尺寸减小，减少了显示面积，颗粒感增多，黑区面积增大，增加了对比度。

8、一致性

全彩显示屏是由无数个红、绿、蓝LED组成的像素拼成的，每种颜色LED的亮度、波长的一致性决定了整个显示屏的亮度一致性、白平衡一致性、色度一致性。一般来说，显示屏厂家要求器件供应商提供5nm的波长范围及1：1.3的亮度范围的LED，这些指标可由器件供应商通过分光分色机进行分级达到。电压的一致性一般不做要求。

由于LED是有角度的，故全彩LED显示屏同样具有角度方向性，即在不同角度观看时，其亮度是会递增或递减的。这样，红、绿、蓝三种颜色LED的角度一致性将严重影响不同角度白平衡的一致性，直接影响显示屏视频颜色的保真度。要做到红、绿、蓝三种LED在不同角度时亮度变化的匹配一致性，需要在封装透镜设计、原物料选择上严格进行科学设计，这取决于封装供应商的技术水平。法向方向白平衡再好的显示屏，如果LED的角度一致性不好，整屏不同角度的白平衡效果将是糟糕的。LED灯珠的角度一致性特性可用LED角度综合测试仪测出，对于中、高i档显示屏尤为重要。