照明工程学报
ＺＨＡＯＭＩＮＧＧＯＮＧＣＨＥＮＧＸＵＥＢＡＯ
Ｆｅｂ. ２０２０Ｖｏｌ３１ Ｎｏ１
环境温度和驱动电流对ＬＥＤ的峰值波长的影响
刘旭文１ꎬ２ꎬ林上飞３ꎬ刘木清１ꎬ２
(１复旦大学光源与照明工程系ꎬ上海 ２００４３３ꎻ２复旦大学先进照明技术教育部工程研究中心ꎬ上海 ２００４３３ꎻ
３复旦大学工程与应用技术研究院ꎬ上海 ２００４３３)
摘 要:ＬＥＤ作为一种节能高效的发光器件ꎬ其光学特性受驱动电流、环境温度等因素的影响ꎮ本文主要研究不同的环境温度和驱动电流模式对不同波长ＬＥＤ峰值波长的影响ꎬ选取了可见光波段内的１３种不同的波长的ＬＥＤ、３种不同的环境温度、１０种不同的驱动电流进行实验ꎬ并得出以下实验结论:①在相同温度情况下ꎬ４１５~５３１ｎｍ波长区间内的ＬＥＤ的峰值波长随着驱动电流占空比的增加而增加ꎬ在５９１~７４０ｎｍ波长区间的ＬＥＤ的峰值波长随着驱动电流占空比的增加而减小ꎮ②在相同模式电流驱动下ꎬ随着环境温度的升高ꎬ所有不同波长类型的ＬＥＤ的峰值波长都增加ꎬ即发生红移ꎬ且ＬＥＤ峰值波长的移动量与温差之间具有很好的线性关系ꎮ③环境温度的升高可以使得ＬＥＤ波长增大ꎬ且这种波长增大量与ＬＥＤ本身波长有关ꎬ温度使红光ＬＥＤ波长增大量Δλ红明显比蓝光ＬＥＤ波长增大量Δλ蓝要高ꎮ④环境温度与驱动电流共同作用下ꎬ可以使得ＬＥＤ峰值波长出现更大的偏移量ꎬ两种因素对ＬＥＤ峰值波长的影响效果可以叠加ꎮ实验结果希望可为改变ＬＥＤ光学特性提供参考ꎮ关键词:ＬＥＤꎻ峰值波长ꎻ驱动电流ꎻ环境温度
中图分类号:ＴＭ９２３ 文献标识码:Ａ ＤＯＩ:１０３９６９∕ｊｉｓｓｎ１００４￣４４０Ｘ２０２００１００３
ＴｈｅＩｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄＤｒｉｖｉｎｇＣｕｒｒｅｎｔｏｎ
ｔｈｅＰｅａｋＷａｖｅｌｅｎｇｔｈｏｆＬＥＤ
(１ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＬｉｇｈｔＳｏｕｒｃｅａｎｄＩｌｌｕｍｉｎａｔｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＦｕｄａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＳｈａｎｇｈａｉ ２００４３３ꎬＣｈｉｎａꎻ
３ＡｃａｄｅｍｙｆｏｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬＦｕｄａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＳｈａｎｇｈａｉ ２００４３３ꎬＣｈｉｎａ)
ＬＩＵＸｕｗｅｎ１ꎬ２ꎬＬＩＮＳｈａｎｇｆｅｉ３ꎬＬＩＵＭｕｑｉｎｇ１ꎬ２
２ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｒｅｏｆＡｄｖａｎｃｅｄＬｉｇｈｔｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎꎬＳｈａｎｇｈａｉ ２００４３３ꎬＣｈｉｎａꎻ
Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ａｓａｎｅｎｅｒｇｙ￣ｓａｖｉｎｇａｎｄｅｆｆｉｃｉｅｎｔｌｉｇｈｔ￣ｅｍｉｔｔｉｎｇｄｅｖｉｃｅꎬＬＥＤ’ｓｏｐｔｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｒｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｄｒｉｖｉｎｇｃｕｒｒｅｎｔｍｏｄｅｓｏｎｔｈｅｐｅａｋｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｏｆＬＥＤｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｓ.
ａｆｆｅｃｔｅｄｂｙｆａｃｔｏｒｓｓｕｃｈａｓｄｒｉｖｉｎｇｃｕｒｒｅｎｔａｎｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ.Ｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｍａｉｎｌｙｓｔｕｄｉｅｓｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆ１３ｋｉｎｄｓｏｆＬＥＤｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｉｎｔｈｅｖｉｓｉｂｌｅｌｉｇｈｔｂａｎｄꎬ３ｋｉｎｄｓｏｆｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓꎬａｎｄｔｅｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｒｉｖｉｎｇｃｕｒｒｅｎｔｓｗｅｒｅｓｅｌｅｃｔｅｄｆｏｒｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ.Ｔｈｅｆｏｌｌｏｗｉｎｇｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓａｒｅｏｂｔａｉｎｅｄ.①ＡｔｔｈｅｓａｍｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅꎬｔｈｅｐｅａｋｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｏｆｔｈｅＬＥＤｉｎｔｈｅｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｒａｎｇｅｏｆ４１５~５３１ｎｍｉｎｃｒｅａｓｅｓｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｔｈｅｄｕｔｙｃｙｃｌｅｏｆｔｈｅｄｒｉｖｉｎｇｃｕｒｒｅｎｔꎬａｎｄｔｈｅｐｅａｋｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｏｆｔｈｅｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｔｙｐｅｓｉｎｃｒｅａｓｅꎬｗｈｉｃｈｉｓｃａｌｌｅｄｒｅｄｓｈｉｆｔꎬａｎｄｔｈｅｒｅｉｓａｇｏｏｄｌｉｎｅａｒｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅａｍｏｕｎｔｏｆＬＥＤｐｅａｋｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｍｏｖｅｍｅｎｔａｎｄｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ.③Ｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
基金项目:国家重点研发计划(课题编号:２０１７ＹＦＢ０４０３８０５)ꎬ季华实验室科研项目(课题编号:Ｘ１８００４１７Ｚ１８０)
ＬＥＤｉｎｔｈｅｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｒａｎｇｅｏｆ５９１~７４０ｎｍｄｅｃｒｅａｓｅｓｗｉｔｈｔｈｅｄｒｉｖｅｃｕｒｒｅｎｔｄｕｔｙｃｙｃｌｅｉｎｃｒｅａｓｅ.②Ｕｎｄｅｒ
ｔｈｅｓａｍｅｍｏｄｅｏｆｃｕｒｒｅｎｔｄｒｉｖｅꎬａｓｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｎｃｒｅａｓｅｓꎬｔｈｅｐｅａｋｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｓｏｆａｌｌＬＥＤｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃａｎｍａｋｅｔｈｅｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｏｆＬＥＤｉｎｃｒｅａｓｅꎬａｎｄｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｔｈｅｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｉｓｒｅｌａｔｅｄｔｏｔｈｅｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｏｆ
第３１卷第１期刘旭文等:环境温度和驱动电流对ＬＥＤ的峰值波长的影响 １７
ｔｈｅＬＥＤｉｔｓｅｌｆ.ＴｈｅｒｅｄＬＥＤ’ｓｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｓｈｉｆｔｉｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈｅｂｌｕｅＬＥＤ’ｓｗａｖｅｌｅｎｇｔｈａｎｄｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｔｈｅｔｗｏｆａｃｔｏｒｓｏｎｔｈｅＬＥＤｐｅａｋｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｃａｎｂｅａｄｄｅｄ.ＴｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｈｏｐｅｔｏｐｒｏｖｉｄｅａｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｃｈａｎｇｉｎｇｔｈｅｏｐｔｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＬＥＤｓ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ＬＥＤꎻｐｅａｋｗａｖｅｌｅｎｇｔｈꎻｄｒｉｖｅｃｕｒｒｅｎｔꎻｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
ｓｈｉｆｔ.④ＴｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｄｒｉｖｅｃｕｒｒｅｎｔｔｏｇｅｔｈｅｒｃａｎｍａｋｅｂｉｇｇｅｒＬＥＤｐｅａｋｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｓｈｉｆｔꎬ
脉冲电流峰值不同ꎮ本实验采用１０种不同的占空
引言
比ꎬ从而得到１０种不同的电流模式ꎬ表２是本实验发光二极管(ｌｉｇｈｔｅｍｉｔｔｉｎｇｄｉｏｄｅꎬＬＥＤ)因其节能高效、稳定、无污染等优点ꎬ近些年来获得了人们的广泛关注ꎬ且随着半导体技术的不断发展ꎬＬＥＤ的价格也将逐渐降低ꎬＬＥＤ有潜力成为未来照明市场最主要的绿色光源之一ꎮ随着人们生活水平的提高ꎬ人们对照明品质的要求也随之提升ꎬ光源的发光特性决定了其照明品质ꎮＬＥＤ是一种电致发光器件ꎬ电流是影响其发光特性的一个重要因素ꎬ方晶璐等
[１]
发现电
流对ＬＥＤ的光通量和主波长有较大影响ꎬ且电流变化会带来ＬＥＤ相关色温的变化ꎮ何欣等[２]还发现正向电流的增加会导致红光ＬＥＤ色坐标改变ꎮ董向成等ＬＥＤ光谱发生红移ꎬ使[３]发现驱动电流可以提高白光ＬＥＤ的色温ꎮ此外ꎬ温度也是一个影响ＬＥＤ发光特性的重要因素ꎬ近些年来ꎬ有不少研究表明温度对ＬＥＤ的光通量、峰值波长、发光功率等光电参数具有一定的影响[４－９]本文主要研究３ꎮ
种不同环境温度和１０种不同的
驱动电流模式对可见光波段范围内的１３种ＬＥＤ的峰值波长偏移的影响ꎬ并对影响结果进行分析ꎮ
１ 实验设计
３８０１)１３种不同峰值波长的ＬＥＤꎮ在可见光波段
光~７８０ｎｍ区间内选取峰值波长不同的１３种单色ＳＰＩＣ￣２００ＬＥＤ进１ｎｍꎮ表照度计进行测量行实验ꎮＬＥＤ１是本次实验挑选的ꎬ的照度计的光谱分辨力为相对光谱能量分布由长和半带宽ꎬ图１是本次实验挑选的１３种ＬＥＤ１３种的峰值波
ＬＥＤ在相同的直流稳态电流模式条件下的光谱图驱动电流对２)１０种不同占空比的驱动电流模式ꎮ
ＬＥＤ峰值波长的影响ꎬ本实验采用了ꎮ为研究１０
种不同的电流模式ꎮ控制平均电流７０ｍＡ不变ꎬ通过ＰＷＭ技术调控占空比ꎬ使得不同电流模式下的
采用的１０种电流模式ꎮ
表１ １３种ＬＥＤ的峰值波长和半带宽
Ｔａｂｌｅ１ Ｐｅａｋｗａｖｅｌｅｎｇｔｈａｎｄｈａｌｆｂａｎｄｗｉｄｔｈｏｆ１３
ｋｉｎｄｓｏｆＬＥＤｓ
ＬＥＤ１标签
峰值波长４１８λｐｅａｋ/ｎｍ
半带宽２３４２７１８Δλ/ｎｍ
４４４０１８４５４５５２３６６４７７２０２７４９７２８６８５３１２６２５９１３５２１０９
６２７１９０１８０１１６５７２１９１２６７１２２３１３７０８７４０
２４０２４９７
图１ １３种ＬＥＤ在相同电流模式下的光谱图Ｆｉｇ１ Ｓｐｅｃｔｒｕｍｏｆ１３ＬＥＤｓｉｎｔｈｅｓａｍｅｃｕｒｒｅｎｔｍｏｄｅ
５０ ℃３)、８０３种不同的环境温度℃三种环境温度进行探究ꎮ本次实验选择ꎮ将ＬＥＤ２０℃、
于加热平台上ꎬ且使得ＬＥＤ充分受热ꎬ使得放置ＬＥＤ温度与加热平台温度趋于一致ꎬ然后点亮ＬＥＤꎮ通过改变加热平台的温度以起到改变ＬＥＤ工作环境温５０度的效果℃和８０ꎬ℃以便于实现室温下无法达到的温度ꎮ
ꎬ如
１８照明工程学报表２ １０种不同电流模式Ｔａｂｌｅ２ １０ｋｉｎｄｓｏｆｃｕｒｒｅｎｔｍｏｄｅｓ
电流模式占空比
１１０％７００７０
２２０％３５０７０
３３０％２３３７０
４４０％１７５７０
５５０％１４０７０
６６０％１１６７７０
７７０％１００７０
８８０％８７５７０
９９０％７７８７０
２０２０年２月
１０１００％７０７０
峰值电流/ｍＡ平均电流/ｍＡ
４)实验方法ꎮ在２０℃、５０℃、８０℃的加热平台上ꎬ放置选好的１３种不同峰值波长的ＬＥＤꎬ然２００照度计测出在不同的温度和不同电流模式下ＬＥＤ的峰值波长ꎬ记录下１３种ＬＥＤ在不同温度和不同电流模式下的峰值波长ꎬ并对记录结果进行分析ꎬ使用ＭＡＴＬＡＢ对实验数据进行画图ꎮ
后用１０种不同的电流模式去点亮ＬＥＤꎬ使用ＳＰＩＣ￣
电流的占空比ꎬ从而改变峰值电流ꎬ得到１０种不同的电流模式ꎬ点亮ＬＥＤꎬ用照度计测出ＬＥＤ在不同电流模式下的峰值波长ꎮ表３是室温２０℃下１３种ＬＥＤ在１０种电流模式下的峰值波长ꎮ
根据表３实验数据ꎬ我们发现ꎬ在室温２０℃
条件下ꎬ控制ＬＥＤ驱动电流不变ꎬ改变电流占空比ꎬ进而改变驱动电流的峰值ꎬ可以改变ＬＥＤ的峰值波长ꎮ当驱动电流峰值从７０~７００ｍＡ变化时ꎬＬＥＤ６和ＬＥＤ７的峰值波长移动了６ｎｍꎮ图２是ＬＥＤ６(直流稳态电流驱动下峰值波长为驱动电流的占空比增大ꎬＬＥＤ的峰值波长逐渐增大ꎮ
ｎｍ
９０％４１８４２７４４０４５５４７６４９６５３０５９１６２７６５７６７１７０８７４０
１００％４１８４２７４４０４５５４７７４９７５３１５９１６２７６５７６７１７０８７４０
２ 实验结果与讨论
２１ 驱动电流对ＬＥＤ峰值波长的影响
ＬＥＤ施加均值均为７０ｍＡ的电流ꎬ通过ＰＷＭ调节
ＬＥＤ编号
１２３４５６７８１０１１１２１３９
１０％４１６４２５４３６４５０４７２４９１５２５５９２６２７６５８６７１７１０７４１
２０％４１６４２５４３７４５２４７４４９３５２７５９２６２７６５８６７１７１０７４１
３０％４１７４２５４３８４５２４７４４９４５２７５９２６２７６５８６７１７１０７４１
４０％４１７４２５４３９４５３４７４４９５５２８５９２６２７６５８６７１７０９７４１
在室温２０℃条件下ꎬ对１３种不同波长单色
４９７ｎｍ)在１０种不同驱动电流下的光谱图ꎮ随着
表３ １３种ＬＥＤ在１０种电流模式下的峰值波长
５０％４１７４２６４３９４５４４７５４９６５２９５９２６２７６５８６７１７０９７４０
６０％４１８４２６４４０４５４４７６４９６５３０５９２６２７６５８６７１７０９７４０
７０％４１８４２６４４０４５４４７６４９６５３０５９１６２７６５８６７１７０８７４０
８０％４１８４２６４４０４５５４７６４９６５３０５９１６２７６５８６７１７０８７４０
Ｔａｂｌｅ３ Ｐｅａｋｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｏｆ１３ＬＥＤｓｉｎ１０ｋｉｎｄｓｏｆｃｕｒｒｅｎｔｍｏｄｅｓ
５３１ｎｍ区间内的ＬＥＤ的峰值波长随着驱动电流占空比的增加而增大ꎬ即随着峰值电流的增大而降低ꎻ波长在５９１~７４５ｎｍ区间内的ＬＥＤ的峰值波长随着驱动电流占空比的增加而减小ꎬ即随着驱动电流峰值的增加而增大ꎮ图３是在室温２０℃条件下ꎬ１３种ＬＥＤ在１０种驱动电流模式下的峰值波长偏移量ꎬ其中Δλｍａｘ为最大的驱动电流峰值下
根据表３实验数据ꎬ我们还发现波长为４１５~
的ＬＥＤ峰值波长与最小的驱动电流峰值下的ＬＥＤ峰值波长差ꎮ图３中横坐标是１３种ＬＥＤ的标签ꎬ根据波长的大小ꎬ从蓝光到红光给ＬＥＤ定好标签从１~１３ꎮ从图３中可以发现驱动电流对ＬＥＤ６(４９７ｎｍ)、ＬＥＤ７(５３１ｎｍ)得峰值波长偏移得影
响效果最明显ꎬ且在波长４１５~５３１ｎｍ范围内ꎬ随着波长的增大ꎬ驱动电流占空比的变化对ＬＥＤ峰值波长偏移的效果越明显ꎬ在波长５９１~７４０ｎｍ范围
第３１卷第１期刘旭文等:环境温度和驱动电流对ＬＥＤ的峰值波长的影响 １９
图２ ＬＥＤＦｉｇ２ Ｓｐｅｃｔｒｕｍｏｆ６在１０种驱动电流模式下的光谱图
ＬＥＤ６ｉｎ１０ｋｉｎｄｓｏｆｄｒｉｖｉｎｇｃｕｒｒｅｎｔｍｏｄｅｓ
图３ ２０℃下不同驱动电流模式下的ＬＥＤ峰值波长最大偏移量Ｆｉｇ３ ＭａｘｉｍｕｍｄｒｉｖｉｎｇｄｅｖｉａｔｉｏｎｃｕｒｒｅｎｔｏｆＬＥＤｍｏｄｅｓｐｅａｋａｔｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ２０℃
ｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔ
内ꎬ驱动电流的占空比变化对ＬＥＤ峰值波长的影响并没有明显趋势显示与波长有关ꎮ
２２ 环境温度对ＬＥＤ峰值波长的影响
本实验选取２０℃、５０℃、８０℃三种不同的且等差的环境温度ꎬ来探究环境温度对ＬＥＤ峰值波长的影响ꎮ表４是１３种ＬＥＤ在３种不同的温度条件下ꎬ施加占空比为１００％的电流的峰值波长ꎮ从表３实验数据中ꎬ我们可以发现ꎬ随着环境温度的升高ꎬ所有ＬＥＤ的峰值波长都增大ꎮ我们知道ＬＥＤ的峰值波长与结温有关ꎬＰＮ结温度升高产生的热效应引起的带隙收缩ꎬ晶体中的电子运动速度增大ꎬ能级分裂ꎬ最终导致禁带宽度Ｅ小ꎬＬＥＤ发光的波长公式λ＝１２４０/Ｅｇ减７４０导致ｎｍλ增大的ＬＥＤꎬ出现峰值波长红移在驱动电流的ꎮ图ｇ４ꎬ是波长为Ｅｇ减小ꎬ７０发光光谱图ｍＡꎬ占空比为ꎮ
１００％ꎬ三种不同环境温度下的峰值与均值均为图４ ７４０ｎｍ的ＬＥＤ在不同环境温度下的光谱图Ｆｉｇ４ Ｓｐｅｃｔｒｕｍｏｆ７４０ｎｍＬＥＤａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ
表４ １３种ＬＥＤ在３种环境温度下的峰值波长Ｔａｂｌｅ４ Ｐｅａｋｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｏｆ１３ＬＥＤｓａｔ３ｋｉｎｄｓ
ｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ
ｎｍ
ＬＥＤ１标签
２０５０２４１８℃４１９℃８０３４２７４２７４２０℃４４４０４４２４２９５４５５６
４７７４５６４４３４５７７４９７４７８４７９８５３１４９８５００５９１５３２５３４１０９
６２７５９４５９７１１６５７６３１６３５１２６７１６６１６６４１３７０８６７４６７８７４０
７１２７４５
７１６７５０
从而使 既然环境温度的上升可以使得ＬＥＤ峰值波长增大ꎬ那么环境温度对不同波ＬＥＤ结温上升ꎬ长的ＬＥＤ峰值波长红移的程度是怎样呢?图５展示了不同环境温度对１３种ＬＥＤ峰值波长红移的影响５０程度ꎮλｐ２０℃、λｐ５０℃、λｐ８０℃分别代表在２０℃、
ＬＥＤ℃比为的驱动电流均的峰值和均值均为、８０℃温度环境下ＬＥＤ的峰值１００％ꎮ从图５可以发现ꎬ随着标签号的变大７０波ｍＡꎬ长ꎬ每占空个ꎬ
即随着波长的增大ꎬ温度对ＬＥＤ峰值波长的影响效果越大ＬＥＤꎬ３０ꎬ即℃红的温度差对移程度越大ＬＥＤꎬ图中显示ꎬ对于蓝光１~２ｎｍꎬ而对于红光ＬＥＤꎬ尤其是波长为峰值波长的影响只有的红光ＬＥＤꎬ３０℃的温度差即可使得ＬＥＤ７４０峰值波ｎｍ长红移５ｎｍꎮ对比图５(ａ)和(ｂ)ꎬ可以发现ꎬ ２０照明工程学报２０２０年２月
８０℃相比ꎬ虽然温度的上升区间不同ꎬ但温差相同的情况下ꎬ１３种ＬＥＤ的峰值波长红移程度也大致相同ꎬ这说明ＬＥＤ的峰值波长与环境温度或者结温之间具有良好的线性关系ꎬ这与左佳奇等[１０]在２０１５年的研究结果基本相同ꎮ
环境温度可以对所有ＬＥＤ的峰值波长具有影响ꎬ可以使得ＬＥＤ波长发生红移ꎬ上文中我们也发现不同的驱动电流模式可以影响ＬＥＤ的峰值波长ꎬ且对于波长在５００ｎｍ左右的ＬＥＤ的峰值波长影响效果最明显ꎮ那么在驱动电流影响ＬＥＤ峰值波长ꎬ使峰值波长移动时ꎬ环境温度是否也会参与影响呢?图６展示了在２０℃、５０℃、８０℃三种不同环境温度条件下ꎬ１０种电流模式下ꎬ１３种ＬＥＤ的峰值波长最大偏移差ꎮ可以发现在三种不同的温度下ꎬ驱动电流对ＬＥＤ峰值波长的影响结果基本相同ꎬ这也就说明了ꎬ在不同的温度条件下ꎬ驱动电流对ＬＥＤ峰值波长移动的影响效果基本相同ꎬ环境温度并不能明显改变驱动电流对不同ＬＥＤ峰值波长的影响机制和效果ꎮ
ＬＥＤ的峰值波长ꎬ那么将驱动电流与环境温度这两个影响因子共同作用于ＬＥＤꎬ对ＬＥＤ的峰值波长偏移的影响效果又将会是是怎样的呢?本实验将１３种ＬＥＤ分别置于温度为２０℃、５０℃、８０℃的加热平台上ꎬ用１０种不同的电流模式驱动下点亮ＬＥＤꎬ每个ＬＥＤ测得３０种条件下得峰值波长ꎬ取其中最大波长与最小波长ꎬ然后求最大差值Δλｍａｘꎮ图７展示了１３种ＬＥＤ在驱动电流与环境
我们发现驱动电流与环境温度都可以影响
图５ １３种ＬＥＤ在不同温度条件下的峰值波长差Ｆｉｇ５ Ｐｅａｋｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｏｆ１３ｋｉｎｄｓｏｆＬＥＤｓｕｎｄｅｒ
ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ
温度从２０℃上升到５０℃ꎬ与温度从５０℃上升到
温度共同作用下的最大峰值波长移动Δλｍａｘꎮ可以
发现ꎬ在驱动电流与环境温度共同作用下ꎬＬＥＤ峰值波长的最大移动量Δλｍａｘ进一步增大ꎬ７４０ｎｍ的单色ＬＥＤ(１３号ＬＥＤ)在这两种因素作用下波长出现了１２ｎｍ的红移ꎮ
图６ 在不同温度条件下驱动电流对ＬＥＤ峰值波长的影响
Ｆｉｇ６ＩｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｄｒｉｖｉｎｇｃｕｒｒｅｎｔｏｎＬＥＤｐｅａｋｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ
第３１卷第１期刘旭文等:环境温度和驱动电流对ＬＥＤ的峰值波长的影响 ２１
４)环境温度与驱动电流共同作用下ꎬ可以使得ＬＥＤ峰值波长出现更大的偏移量ꎬ两种因素对ＬＥＤ峰值波长的影响效果可以叠加ꎮ
参考文献
[１]方晶璐ꎬ牛萍娟ꎬ田会娟.电流对ＬＥＤ特性参数的影[２]何欣ꎬ曹冠英ꎬ张竞辉ꎬ等.电流对小功率ＬＥＤ色度
学特性的影响[Ｊ].真空科学与技术学报ꎬ２０１２ꎬ４９(２):１０１￣１０４.
[３]董向成ꎬ宿忠娥ꎬ陶磊.驱动电流对ＬＥＤ光谱特性的[４]田传军ꎬ张希艳ꎬ邹军ꎬ等.温度对大功率ＬＥＤ照明
系统光电参数的影响[Ｊ].发光学报ꎬ２０１０ꎬ３１(１):９６￣１００.ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ
[５]ＬＩＮＹꎬＧＡＯＹＬꎬＬＵＹＪꎬｅｔａｌ.Ｓｔｕｄｙｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
ｓｅｎｓｉｔｉｖｅｏｐｔｉｃａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｎｄｊｕｎｃｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓꎬ２０１２ꎬ１００(２０):２１０８.
ｏｆ
ｌｉｇｈｔ￣ｅｍｉｔｔｉｎｇ￣ｄｉｏｄｅｓ[Ｊ].
Ａｐｐｌｉｅｄ
影响[Ｊ].甘肃高师学报ꎬ２０１８ꎬ２３(５):２０￣２２.响[Ｊ].电工技术学报ꎬ２０１３ꎬ２８(２):２３４￣２３８.
图７ １３种ＬＥＤ在驱动电流与温度共同作用下的最大波长移动
ｕｎｄｅｒｔｈｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｆｄｒｉｖｉｎｇｃｕｒｒｅｎｔａｎｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＦｉｇ７ Ｍａｘｉｍｕｍｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｓｈｉｆｔｏｆ１３ｔｙｐｅｓｏｆＬＥＤｓ
３ 结论
本实验选用了１３种不同波长的ＬＥＤ、３种不同的环境温度、１０种不同的驱动电流模式ꎬ来探究环境温度和驱动电流对ＬＥＤ峰值波长的影响ꎮ通过本次实验ꎬ我们得出以下结论:
１)在相同温度情况下ꎬ４１５~５３１ｎｍ波长区间
[６]刘宏伟ꎬ杨华ꎬ程俊超ꎬ等.ＬＥＤ光谱温度特性测试[７]郭伟玲ꎬ李瑞ꎬ贾学姣ꎬ等.功率ＬＥＤ高低温特性研
９６１￣９６５.８５￣８８.
与分析[Ｊ].天津工业大学学报ꎬ２０１６ꎬ３５(４):
的ＬＥＤ的峰值波长随着驱动电流占空比的增加而增加ꎬ在５９１~７４０ｎｍ波长区间的ＬＥＤ的峰值波长随着驱动电流占空比的增加而减小ꎮ
２)在相同模式电流驱动下ꎬ随着环境温度的
究[Ｊ].北京工业大学学报ꎬ２０１１ꎬ３７(７):
[８]王巧ꎬ刘宁炀ꎬ王君君ꎬ等.电流及温度应力对ＬＥＤ[９]张剑平ꎬ余荣桑ꎬ睦世荣ꎬ等.驱动电流和环境温度
对大功率ＬＥＤ热阻和光效的影响[Ｊ].中国照明电器ꎬ２０１６(８):１２￣１５.
[１０]左佳奇ꎬ龙兴明ꎬ冯媛媛ꎬ等.环境温度和驱动电流
对白光ＬＥＤ的温度敏感光学参数影响[Ｊ].中国西部科技ꎬ２０１５ꎬ１４(３):６￣９.２０１６ꎬ１０(３):１８６￣１８９.
升高ꎬ所有不同波长类型的ＬＥＤ的峰值波长都增加ꎬ即发生红移ꎬ且ＬＥＤ峰值波长的移动量与温差之间具有很好的线性关系ꎮ
３)环境温度的升高可以使得ＬＥＤ波长增大ꎬ
电致发光光谱特性的影响[Ｊ].材料研究与应用ꎬ
且这种波长增大量与ＬＥＤ本身波长相关ꎬ温度使红光ＬＥＤ波长增大量Δλ红明显比蓝光ＬＥＤ波长增大量Δλ蓝要高ꎮ
沉重悼念陈大华教授
复旦大学教授、博导、复旦大学电光源研究所原所长、复旦大学光源与照明工程系原系主任陈大华教授因病医治无效ꎬ于２０２０年１月２１日逝世ꎮ我们极其悲痛ꎬ表示深切的悼念!
陈大华教授生前长期担任«照明工程学报»编委ꎬ曾任中国照明学会«照明工程学报»第六届编委会主任ꎬ为«照明工程学报»事业发展倾注了大量的心血、给予了大力的支持与无私的帮助ꎬ为中国照明事业的发展与进步做出了巨大的贡献ꎮ
我们深切缅怀ꎬ沉痛哀悼ꎬ愿陈大华老师一路走好!
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