深入分析LED光衰的重要原因

1、深入分析led光衰的重要原因現(xiàn)在大家開始意識到，光衰是大功率led路燈不能氏期工作的主要原因，也 開始認識到降低光衰的一個重要方法就是改進其散熱。盡管如此，從這次深圳市 燈光環(huán)境管理中心對各種路燈的測試結(jié)杲來看，仍然有大多數(shù)路燈的光衰是不能 滿足使用要求的。1200小時亮燈后的光衰，最好的為8%,最差的為26%,平均 為14%。按照cree公司的測試結(jié)果，結(jié)溫在105度吋，14%光衰也應(yīng)當要在工作 t 6000小時以后，可見大部分路燈的結(jié)溫在105度以上。可能不少公司不會同意這樣的結(jié)果，因為他們認為他們的散熱器都是經(jīng)過精 心設(shè)計的。實際情況可能也是如此，但是測試的結(jié)杲也不容懷疑。問題出在哪里

2、呢？我認為，可能散熱器也不至于設(shè)計得這么差，而可能是因為有一些路燈是采 用恒壓電源供電的結(jié)果?？墒菫槭裁床捎煤銐弘娫垂╇姇鸸馑ツ?？這聽上去 好像冇點天方夜譚。但實際上的確冇這么嚴重。讓我們來從頭說起吧！mhi*曾no匚圖1. cree公司led的結(jié)溫和光衰壽命試驗結(jié)杲1. led的伏安特性我們都知道，led是一個二極管，而二極管最重要的電特性就是它的伏安特 性。圖2中給岀了 cree公司的xlamp7090xr-e的伏安特性。401000.02.03,0405,0forward voltage (v)圖2. xlamp7090xr-e的伏安特性2. led伏安特性的溫度特性雖然它的樣子和一

3、般二極管沒有什么兩樣，但是最大的不同在于它的溫度特性。其實所有二極管的伏安特性都有溫度特性的問題，可是就是led是需要特別加以注意的。這是因為：2. 1大功率led的工作電流比較大,1w為0. 35a,3-5w為07a,20w為1.05a, 30w為1.75a, 50w為3. 5ao不過可能也會冇人覺得，整流二極管的正向電流也 可能達到這樣大的數(shù)值的。2.2 led因為目前的發(fā)光效率還是比較低，所以大部分的輸入電功率都是轉(zhuǎn) 化為熱，所以它的發(fā)熱很高，假如散熱器做得不好，那么結(jié)溫就會升得很高。2. 3 led不同于整流二極管，它不是采用一般的硅材料做成的，而是采用特 殊的材料（例如氮化鐐）制成。

4、所以它的伏安特性的溫度特性也不同于一般二極 管，而是要明顯大于一般二極管。例如一般二極管的伏安特性的溫度特性為 -2mv/° c,但是cree公司的xlamp7090xr-e的伏安特性的溫度特性卻高達 -4mv/° c,要比一般的二極管大一倍。3. 由結(jié)溫升高產(chǎn)生的問題3. 1 led結(jié)溫升高以后首先帶來的是光輸出降低。圖3. xlamp7090xr-e的相對光輸出隨結(jié)溫的升高而降低xnzlubpbttemeu3.2結(jié)溫升高引起伏安特性的左移因為伏安特性的溫度系數(shù)是負的，這意味著溫度升高，特性左移。例如，假 定結(jié)溫升高50度，那么伏安特性就會左移200mvo3. 3采用恒壓

5、電源供電會使led止向電流隨溫升的增加而增加。因為電源電壓是恒定的，而伏安特性卻左移了，其結(jié)果就是正向電流壇加。 從圖2的伏安特性可以看出，假如常溫下用3. 3v的恒壓電源供電，其正向電流 為350ma；結(jié)溫升高50度以后，伏安特性左移0. 2v,那么相當于電源電壓升高 到了 3.5v,這時候，正向電流就會增加到600mao3.4采用恒壓電源供電會引起溫升增加的惡性循環(huán)正向電流壇加以后，因為電源電壓沒冇變化，所以led的輸入功率增加到3. 3vxo. 6a=1.98w,兒乎增加了一倍。但從圖3可以看出，結(jié)溫升高以后，光輸出會降低，這意 味著更多的輸入功率轉(zhuǎn)換為熱能，也就是說如果這時候增加正向電

6、流，它的光輸 出并不隨著增加，反而降低。所以，這時的止向電流的增加只會引起結(jié)溫增加, 而不會使光輸出壊加。所以，結(jié)溫增加以后，正向電流增加，結(jié)溫再增加，正向電流再增加，這就 引起結(jié)溫升高的惡性循環(huán)。結(jié)論：釆用恒壓電源供電會使結(jié)溫升高，光衰加大，壽命縮短。所以，從而面的分析，可以得出這樣的結(jié)論：采用恒壓電源供電會使結(jié)溫升 高，而結(jié)溫增加的結(jié)果就是光衰加大，壽命縮短。假定led在常溫25度吋開機, 開機以后結(jié)溫就會升高，假定散熱器設(shè)計為溫升至75度，也就是結(jié)溫增加了 50 度,那么就會使得正向電流增加至600ma。總功率從1. 155w增加到1.98w,增加 了 0.825w。而這部分所增加的功率幾乎全部轉(zhuǎn)換為熱量。假定原來led的發(fā)光 效率為30%,也就是70%的輸入功率(0. 8w)都轉(zhuǎn)換為熱能?，F(xiàn)在又多了一倍的 熱能需要從散熱器散出去。顯然，這是原來的散熱器設(shè)計沒有考慮到的。這就使 led的結(jié)溫乂升高50度，變成了 125度。我們冋到圖1來看光衰曲線，125度的 光衰為14%的壽命也就差不多為1200小時，那么也就可以解釋為什么一個精