深入分析LED光衰的重要原因

1、深入分析led光衰的重要原因现在大家开始意识到，光衰是大功率led路灯不能氏期工作的主要原因，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杲來看，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度吋，14%光衰也应当要在工作 t 6000小时以后，可见大部分路灯的结温在105度以上。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，但是测试的结杲也不容怀疑。问题出在哪里

2、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 好像冇点天方夜谭。但实际上的确冇这么严重。让我们来从头说起吧！mhi*曾no匚图1. cree公司led的结温和光衰寿命试验结杲1. led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中给岀了 cree公司的xlamp7090xr-e的伏安特性。401000.02.03,0405,0forward voltage (v)图2. xlamp7090xr-e的伏安特性2. led伏安特性的温度特性虽然它的样子和一

3、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,1w为0. 35a,3-5w为07a,20w为1.05a, 30w为1.75a, 50w为3. 5ao不过可能也会冇人觉得，整流二极管的正向电流也 可能达到这样大的数值的。2.2 led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. 3 led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（例如氮化镣）制成。

4、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. 1 led结温升高以后首先带来的是光输出降低。图3. xlamp7090xr-e的相对光输出随结温的升高而降低xnzlubpbttemeu3.2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200mvo3. 3采用恒压

5、电源供电会使led止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壇加。 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600mao3.4采用恒压电源供电会引起温升增加的恶性循环正向电流壇加以后，因为电源电压没冇变化，所以led的输入功率增加到3. 3vxo. 6a=1.98w,儿乎增加了一倍。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

6、流，它的光输 出并不随着增加，反而降低。所以，这时的止向电流的增加只会引起结温增加, 而不会使光输出壊加。所以，结温增加以后，正向电流增加，结温再增加，正向电流再增加，这就 引起结温升高的恶性循环。结论：釆用恒压电源供电会使结温升高，光衰加大，寿命缩短。所以，从而面的分析，可以得出这样的结论：采用恒压电源供电会使结温升 高，而结温增加的结果就是光衰加大，寿命缩短。假定led在常温25度吋开机, 开机以后结温就会升高，假定散热器设计为温升至75度，也就是结温增加了 50 度,那么就会使得正向电流增加至600ma。总功率从1. 155w增加到1.98w,增加 了 0.825w。而这部分所增加的功率几乎全部转换为热量。假定原來led的发光 效率为30%,也就是70%的输入功率(0. 8w)都转换为热能。现在又多了一倍的 热能需要从散热器散出去。显然，这是原来的散热器设计没有考虑到的。这就使 led的结温乂升高50度，变成了 125度。我们冋到图1来看光衰曲线，125度的 光衰为14%的寿命也就差不多为1200小时，那么也就可以解释为什么一个精