Investigations on the Optical-Electrical-Thermal Characteristics of RGB LEDs

Abstract

Відведення тепла є основною проблемою, яка викликає занепокоєння при роботі зі світлодіодами великої потужності. Якщо не контролювати, оптичні та електричні характеристики освітлювального приладу можуть постраждати. Більш висока температура переходу спричиняє коливання прямої напруги, світлових потоків, корельованої колірної температури, колірної точки та пікової довжини хвилі. Виробники світлодіодів мають свої робочі діапазони для температури переходу і струму збудження. Світлодіоди, які працюють за рамками робочого діапазону струму, спочатку можуть забезпечувати високий світловий потік, але температура переходу може збільшуватися поза вказаним діапазоном, що призводить до дуже швидкого погіршення світлового потоку. Крім того, підвищені температури переходів можуть серйозно вплинути на термін служби та надійність світлодіодів. Отже, вимірювання та контроль температури переходу в максимальному робочому діапазоні через відповідну теплову конструкцію є життєво важливими для уникнення погіршення продуктивності освітлювального приладу. У статті представлені результати експериментів, проведених для вимірювання температури переходу та аналізу її впливу на електричні та оптичні параметри світлодіодів RGB в межах максимальної робочої температури.

Heat dissipation is the main problem of concern when working with high power light emitting diodes. If not controlled, the optical and electrical performance of the luminaire can get affected. A higher junction temperature induces variations in forward voltage, luminous lux, correlated color temperature, color point and peak wavelength. LED manufacturers have their operating ranges for junction temperature and driving current. Operating LEDs beyond the operating range of current may initially provide high luminous flux, but junction temperature might increase beyond the range specified, resulting in very fast degradation of luminous flux. Also, elevated junction temperatures can severely affect the lifetime and reliability of LEDs. Hence, measurement and control of junction temperature within the maximum operating range through appropriate thermal design are vital for avoiding performance degradation of the LED luminaire. This paper shows an insight on the experimentations carried out to measure the junction temperature and analyze its effect on the electrical and optical parameters of RGB LEDs within the maximum operating temperature.