LED光电转换效率测试及应用研究

【26】?第36卷?第11期?

2014-11(上)

收稿日期：2014-08-01

作者简介：张灵改（1983 -），女，河北石家庄人，工程师，硕士研究生，研究方向为电力电子技术、LED 封装与应用和电 气自动化。

LED 光电转换效率测试及应用研究

Photoelectric conversion efficiency testing and application research of LED

张灵改

ZHANG Ling-gai

（集美大学 诚毅学院，厦门 361010）

摘 要：LED散热仿真或散热设计过程中需要通过光电转换效率来评估LED的实际发热量，而当前LED

生产厂家只提供瞬态（冷态）测试数据，与实际LED工作时稳态（热态）的数值存在一定的误差。研究了功率型白光发光二极管（LED）光电转换效率随热沉温度变化的关系。实验表明，在热沉湿度25°C～75°C的范围内，光电转换效率随着热沉温度的升高而逐步减小。通过实验研究，得出常用LED在不同热沉工作温度下的光电转换效率值，对LED散热设计和热学仿真计算具有重要的指导实践意义。

关键词：发光二极管；光电转换效率；热量；测试 中图分类号：TN312.8 文献标识码：A 文章编号：1009-0134(2014)11(上)-0026-03Doi：10.3969/j.issn.1009-0134.2014.11(上).07

0 引言

发光二极管（light emitting diode, LED ）是21世纪最具发展前景的新型冷光源，由于它节能、环保、绿色无污染照明，使得LED 成为当今世界上替代传统光源的新一代照明光源[1]。

LED 照明产品需要较短的开发周期来响应市场需求，利用CFD 仿真软件全面分析LED 灯具的热传导、热对流及热辐射，分析求解LED 灯具内外的温度场和流场等，适用于所有LED 室内照明灯具的开发设计[2]，可以有效地缩短研发周期和降低研发费用，因此该方法普遍为国内外照明厂家采用。在CFD 散热仿真过程中，热量计算是十分重要的，因为它决定了整个灯具系统中热载荷的大小。行业内目前对在散热仿真的热量评估方法比较简单，通常设定光电转换效率的20%~30%[3,4]，或根据LED 封装生产厂家给出的一个光电转换效率来估算热量，而实际情况受到光电参数、灯具结构、工作环境温度等的影响，光电转换效率会出现较大的偏差。同时，LED 供

应厂家提供的数据往往都是瞬态、常温（冷态，25°C ，下同）时的测试结果，如表1所示的一款三星5630 LED （3000K ） 的测试数据，通过对比数据，同样的电流输入情况下，瞬态和稳态的数据存在较大的差异。

因此，为了准确评估光源所产生的热量，保证CFD 散热模拟仿真的准确性，需要对所使用LED 进行相应的光电转换效率测量实验，以获取较为准确的数值。

1 测试系统－HAAS-2000

远方光电的HAAS-2000[5]高精度光谱分析系统采用高精度TE-cooled 面阵CCD 探测器和欧洲定制平场凹面衍射光栅，可以实现在极短的测量时间内，精确测量LED 的光谱、光度和色度特性。HAAS-2000还可同时实现LED 的稳态测量和脉冲测量，带有恒温加热测试夹具，可以模拟实际工作温度下的LED 光学测量，恒温加热温度范围为5°C~90°C [6]，符合本文试验LED 测试需求。HAAS-2000光谱分析系统如图1所示，主要组成为LHS-表1 三星5630 LED （3000K ）

光电参数