Les écrans LED d'extérieur, avec leurs avantages en matière d'économie d'énergie, de respect de l'environnement et de longue durée de vie, ont montré de larges perspectives de développement dans le domaine de l'affichage moderne. Cependant, en tant qu'équipement extérieur, les écrans LED sont inévitablement confrontés à divers défis environnementaux, parmi lesquels les températures élevées ont un impact particulièrement important sur leurs performances et leur durée de vie.
I. Températures élevées entraînant des dommages complets aux écrans LED
Lorsque la température de fonctionnement dépasse la-limite de charge de la puce LED, une série de problèmes graves se produisent :
1. Forte diminution de l'efficacité lumineuse : une fois que la température de fonctionnement d'un écran LED dépasse la température de charge nominale -de la puce, son efficacité lumineuse diminuera rapidement, provoquant une atténuation significative de la lumière et, dans les cas graves, même des dommages permanents. Ces dommages sont irréversibles et affecteront directement l'utilisation normale de l'écran.
2. Dégénérescence et défaillance des matériaux d'encapsulation : La plupart des écrans LED utilisent une résine époxy transparente pour l'encapsulation. Lorsque la température de jonction dépasse la température de transition de phase solide- (généralement 125 degrés), le matériau d'encapsulation subit une transition de phase, passant d'un état solide à un état caoutchouteux, et le coefficient de dilatation thermique augmente fortement. Ce changement entraînera une déformation de la structure d'encapsulation, entraînant des défauts graves tels que des courts-circuits, aboutissant finalement à l'endommagement complet de l'écran.
II. Les températures élevées raccourcissent considérablement la durée de vie des écrans LED
La durée de vie d'un écran LED est généralement mesurée par ses caractéristiques de dégradation de la lumière, ce qui signifie que la luminosité diminue progressivement au fil du temps jusqu'à ce qu'il s'éteigne. L'industrie définit généralement la durée de vie d'un écran LED comme le temps nécessaire pour que son flux lumineux diminue de 30 %.
Les principales raisons de la dégradation de la lumière causée par les températures élevées sont :
1. Diffusion des défauts du matériau de la puce : à des températures élevées, de minuscules défauts dans le matériau de la puce LED se diffusent et se reproduisent rapidement, infiltrant finalement la zone émettrice de lumière-et formant de nombreux centres de recombinaison non-radiatifs, réduisant considérablement l'efficacité lumineuse de l'écran LED. Simultanément, les températures élevées accélèrent la diffusion des impuretés dans l’interface et le circuit imprimé, exacerbant encore le processus de dégradation de la lumière.
2. Dégradation des performances du matériau d'encapsulation : la résine époxy transparente subit une dénaturation et un jaunissement à haute température, affectant gravement sa transmission de la lumière. Plus la température de fonctionnement est élevée, plus ce processus de dégradation est rapide, un facteur important contribuant à la dégradation de la lumière des écrans LED.
3. Détérioration des performances du phosphore : les phosphores présentent une dégradation significative de la lumière à des températures élevées, ce qui est également l'une des principales raisons de la dégradation globale de la lumière des écrans LED extérieurs.
Il convient de noter que différentes marques d'écrans LED présentent des caractéristiques de dégradation de la lumière variables en raison des différences dans la sélection des matériaux et des processus de fabrication. Les fabricants d’écrans LED fournissent des courbes de diminution de la lumière standard pour référence par l’utilisateur. Il est important de souligner que la diminution du flux lumineux des écrans LED provoquée par des températures élevées est irréversible ; le flux lumineux avant que cette décroissance irréversible ne se produise est appelé « flux lumineux initial » de l'écran LED.
III. Les températures élevées réduisent l'efficacité lumineuse de l'affichage LED
Les températures élevées réduisent l’efficacité lumineuse des écrans LED de plusieurs manières :
1. Diminution de la mobilité électronique : à mesure que la température augmente, la concentration d'électrons et de trous augmente, la bande interdite diminue et la mobilité électronique diminue en conséquence, affectant directement la conductivité et l'efficacité lumineuse de la LED.
2. Efficacité quantique interne réduite : l'augmentation de la température réduit la probabilité de recombinaison d'électrons-trous dans le puits de potentiel, augmentant ainsi la probabilité de recombinaison non-radiative (génération de chaleur), réduisant ainsi l'efficacité quantique interne de l'écran LED.
3. Diminution de la correspondance de longueur d'onde : l'augmentation de la température provoque le déplacement du pic de lumière bleue de la puce vers des longueurs d'onde plus longues, ce qui entraîne une inadéquation entre la longueur d'onde d'émission de la puce et la longueur d'onde d'excitation du phosphore, réduisant ainsi l'efficacité d'extraction de la lumière externe de l'écran LED blanc.
4. Efficacité quantique réduite des phosphores : À des températures élevées, l'efficacité quantique des phosphores diminue considérablement, ce qui entraîne une intensité lumineuse plus faible et une baisse de l'efficacité d'extraction de la lumière externe des panneaux d'affichage LED.
5. Modifications des performances du matériau d'encapsulation : Les performances du silicone sont considérablement affectées par la température ambiante. À mesure que la température augmente, la contrainte thermique interne du silicone augmente et l'indice de réfraction diminue, affectant davantage l'efficacité lumineuse de l'écran LED.
IV. La température élevée affecte la longueur d'onde de l'affichage LED (couleur) : Les caractéristiques de longueur d'onde des écrans LED sont généralement divisées en longueur d'onde maximale et longueur d'onde dominante. La longueur d'onde maximale est la longueur d'onde ayant l'intensité lumineuse la plus élevée, tandis que la longueur d'onde dominante est déterminée par les coordonnées chromatiques X et Y et reflète la couleur perçue par l'œil humain.
Mécanisme d'impact des températures élevées sur la longueur d'onde : La bande interdite du matériau luminescent de l'écran LED détermine directement ses caractéristiques de longueur d'onde ou de couleur. À mesure que la température augmente, la bande interdite du matériau diminue, entraînant une longueur d’onde d’émission plus longue et un phénomène de redshift de couleur. Ce changement de longueur d'onde provoque directement un changement dans la couleur de l'écran LED perçu par l'œil humain, affectant la cohérence et la précision de l'effet d'affichage.
V. Les températures élevées limitent le courant d'injection maximal des écrans LED : en plus des effets ci-dessus, les environnements à haute température-limitent également le courant d'injection maximal des écrans LED. Pour garantir le fonctionnement sûr des puces LED, le courant d'entraînement doit être ajusté en fonction de la température de fonctionnement réelle. Ceci, dans une certaine mesure, limite la plage de réglage de la luminosité et les performances dynamiques de l'écran d'affichage LED.
Comme le montre l'analyse ci-dessus, les environnements à haute température-ont des impacts multiples et graves sur les écrans LED extérieurs, affectant les indicateurs de performance clés tels que la durée de vie, l'efficacité lumineuse, l'effet d'affichage et la fiabilité. Par conséquent, pour les écrans LED extérieurs, un contrôle raisonnable de la température n’est pas seulement une exigence fondamentale pour garantir un fonctionnement normal, mais également un facteur clé pour prolonger la durée de vie et améliorer la qualité de l’affichage.
Dans les applications pratiques, la température de l'environnement de fonctionnement de l'écran d'affichage LED doit être pleinement prise en compte et des mesures efficaces de dissipation thermique doivent être prises, telles que l'optimisation de la conception de la structure de dissipation thermique, l'utilisation de matériaux de dissipation thermique à haute efficacité -et l'équipement d'un système de contrôle de température intelligent. Cela garantit que l'écran d'affichage LED peut fonctionner de manière stable et fiable dans diverses conditions environnementales, offrant aux utilisateurs d'excellents effets d'affichage.
