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溫度對機器視覺LED光源的影響簡析
溫度對機器視覺LED光源的影響簡析
LED光源，以其節能、環保、使用壽命長等優點廣泛用于機器視覺領域中。在具體應用中由于受到各種因素的影響，LED光源的可靠性也會在一定程度上受到影響。
LED(Light Emitting Diode：發光二極管)對溫度極為敏感，結溫升高會影響LED的壽命、光效、光色(波長)、色溫、光形(配光)以及正向電壓、大注入電流、光度、色度、電氣參數以及可靠性等。下面對溫度升高對LED各光電參數及可靠性的影響做以簡要分析。
一、溫度過高會對LED造成性破壞
由于LED多以透明環氧樹脂封裝，若結溫超過固相轉變溫度(通常為125℃)，封裝材料會向橡膠狀轉變并且熱膨脹系數驟升，從而導致LED開路和失效。而且LED工作溫度超過芯片的承載溫度將會使LED的發光效率快速降低，產生明顯的光衰，并造成損壞。
二、溫度升高會縮短LED的壽命
LED的壽命表現為它的光衰，也就是時間長了，亮度就越來越低，直到后熄滅。通常定義LED光通量衰減30%的時間為其壽命。
三、溫度升高會降低LED的發光效率 溫度升高，電子與空穴的濃度會增加，禁帶寬度會減小，電子遷移率將減小；溫度升高，勢阱中電子與空穴的輻射復合幾率降低，造成非輻射復合(產生熱量)，從而降低LED的內量子效率；溫度升高導致芯片的藍光波峰向長波方向偏移，使芯片的發射波長和熒光粉的激發波長不匹配，也會造成白光LED 外部光提取效率的降低；同時隨著溫度上升，熒光粉量子效率降低，出光減少，LED 的外部光提取效率降低；而且硅膠性能受環境溫度影響較大。隨著溫度升高，硅膠內部的熱應力加大，導致硅膠的折射率降低，從而影響LED光效。
四、溫度對LED發光波長(光色)的影響
LED的發光波長一般可分成峰值波長與主波長。峰值波長即光強大的波長，而主波長可由X、Y色度坐標決定，反映了人眼所感知的顏色。顯然，結溫所引致 的LED發光波長的變化將直接造成人眼對LED發光顏色的不同感受。對于一個LED器件，發光區材料的禁帶寬度值直接決定了器件發光的波長或顏色。溫度升高，材料的禁帶寬度將減小，導致器件發光波長變長，顏色發生紅移。
五、溫度對LED正向電壓的影響
正向電壓是判定LED性能的一個重要參量，其大小取決于半導體材料的特性、芯片尺寸以及器件的成結與電極制作工藝。相對于20mA的正向電流通 常InGaAlP LED的正向電壓在1.8～2.2V之間，InGaN LED的正向電壓處在3.0～3.5V之間。
六、溫度過高會限制LED的大注入電流
溫度升高，材料的禁帶寬度將減小，導致大注入電流減小。另外，溫度還會影響LED的配光曲線、色溫及顯色性。溫度影響透光材料折射率，會改變LED出光光線的空間分布，即配光曲線。溫度過高，藍光波峰長移，熒光粉波峰變平坦而劣化，會導致LED色溫偏高、顯色性變差 。