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采用恒压电源供电是引起LED光衰的重要原因
发布日期:2011-08-27 09:15

    现在大家开始意识到,光衰是大功率LED路灯不能长期工作的主要原因,也开始认识到降低光衰的一个重要方法就是改进其散热。尽管如此,从这次深圳市灯光环境管理中心对各种路灯的测试结果来看,仍然有大多数路灯的光衰是不能满足使用要求的。1200小时亮灯后的光衰,最好的为8%,最差的为26%,平均为14%。按照Cree公司的测试结果,结温在105度时,14%光衰也应当要在工作了6000小时以后,可见大部分路灯的结温在105度以上。border=0>点击此处查看全部新闻图片图1.Cree公司LED的结温和光衰寿命试验结果。

  可能不少公司不会同意这样的结果,因为他们认为他们的散热器都是经过精心设计的。实际情况可能也是如此,但是测试的结果也不容怀疑。问题出在哪里呢?

我认为,可能散热器也不至于设计得这么差,而可能是因为有一些路灯是采用恒压电源|稳压器供电的结果。

可是为什么采用恒压电源供电会引起光衰呢?这听上去好像有点天方夜谭。但实际上的确有这么严重。让我们来从头说起吧!

1LED的伏安特性

我们都知道,LED是一个二极管,而二极管最重要的电特性就是它的伏安特性。图2中给出了Cree公司的XLamp7090XR-E的伏安特性。border=0>点击此处查看全部新闻图片图2.XLamp7090XR-E的伏安特性

2LED伏安特性的温度特性

虽然它的样子和一般二极管没有什么两样,但是最大的不同在于它的温度特性。其实所有二极管的伏安特性都有温度特性的问题,可是就是LED是需要特别加以注意的。这是因为:

2.1大功率LED的工作电流比较大,1W0.35A3-5W0.7A20W1.05A30W1.75A50W3.5A。不过可能也会有人觉得,整流二极管的正向电流也可能达到这样大的数值的。

2.2LED因为目前的发光效率还是比较低,所以大部分的输入电功率都是转化为热,所以它的发热很高,假如散热器做得不好,那么结温就会升得很高。

2.3LED不同于整流二极管,它不是采用一般的硅材料做成的,而是采用特殊的材料(例如氮化镓)制成。所以它的伏安特性的温度特性也不同于一般二极管,而是要明显大于一般二极管。例如一般二极管的伏安特性的温度特性为-2mV/°C,但是Cree公司的XLamp7090XR-E的伏安特性的温度特性却高达-4mV/°C,要比一般的二极管大一倍。

3.由结温升高产生的问题

3.1LED结温升高以后首先带来的是光输出降低。border=0>点击此处查看全部新闻图片图3.XLamp7090XR-E的相对光输出随结温的升高而降低

3.2结温升高引起伏安特性的左移

因为伏安特性的温度系数是负的,这意味着温度升高,特性左移。例如,假定结温升高50度,那么伏安特性就会左移200mV

4.采用恒压电源供电会使LED正向电流随温升的增加而增加。

因为电源电压是恒定的,而伏安特性却左移了,其结果就是正向电流增加。从图2的伏安特性可以看出,假如常温下用3.3V的恒压电源供电,其正向电流为350mA;结温升高50度以后,伏安特性左移0.2V,那么相当于电源电压升高到了3.5V,这时候,正向电流就会增加到600mA

5.采用恒压电源供电会引起温升增加的恶性循环

正向电流增加以后,因为电源电压没有变化,所以LED的输入功率增加到3.3Vx0.6A=1.98W

几乎增加了一倍。但从图3可以看出,结温升高以后,光输出会降低,这意味着更多的输入功率转换为热能,也就是说如果这时候增加正向电流,它的光输出并不随着增加,反而降低。所以,这时的正向电流的增加只会引起结温增加,而不会使光输出增加。

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