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如何延长高光度LED的使用寿命
来源: 日期:2017-7-7 14:36:02 浏览次数:32

如何延长高光度LED的使用寿命


发光二极管的耐用及长寿特性能够在不同应用中派上用场,带来显而易见的效益。然而,当高功率的LED应用于高光度的操作,散热便成为关键的问题。事实上,输入LED的电力只有不足20%转化为光能,其余的80%则转化为热能。这实在是照明系统设计人员需要克服的问题。  假如照明系统实施欠佳,即使是最完善的导热设计,也难以尽展所长,发挥真正的用途。保持安全的LED操作环境、减少热力耗散对LED寿命造成影响的责任,便落在用于驱动LED的电子组件之上。

  

事实上,只要我们看看高光度LED制造商提供的组件产品规格,便不难确定需要留意的主要设计参数,并且可以得知在高温下操作对这些器件的负面影响。

  

LED的实际寿命与功率耗散和LED结点的温度往往成反比。制造商可显示在Tj80℃温度下运行约一亿小时的平均故障间隔时间(MTBF)。在实用的系统中,LED的故障不一定会造成大问题,不过在散热不足、而Tj又升至120℃或以上的系统中,LED的寿命便会大幅缩短。在一些极端的情况下,LED更会实时出现故障。

  

热能设计可引入超补偿功能,藉以抗衡最恶劣的环境。然而在某些情况下,这是不可能的事情。以筒灯为例,一般安装在绝缘的天花板间层空间。这层空间不仅妨碍散热,还没有足够位置安装额外的散热设施。

  

相对光度也与结点温度成反比。随着数据的变异,制造商估计在最大结点温度下的光线输出会减弱30%。

  

同样,流明维护效果与结点温度也成反比。在70℃结点温度下,一个LED操作超过5万小时后,一般会损耗三成光度输出;温度更高时损耗会更大,但正式数据尚未公开。

  

因此,设计人员最重要的目标,就是尽快散发LED的热量,从而把结点温度保持在最大额定值以下,避免过早出现故障。

  

一般来说,用来产生所需LED电流的电子器件,可以轻易引入侦测温度过高的方法,有效减低LED的驱动电流,保持稳定的操作温度。虽然光线输出会略为减弱,但LED的“生命力”却十分旺盛,可以长期运作。

  

以某LED驱动电路设计为例,其降压转换器配备温度控制功能,驱动电流高至1安培,供应电压介乎4伏至6伏。该电路利用一个150kΩNTC热控管进行温度侦测,该组件所设位置与LED保持紧密的热力接触。流过热控管的电流会倍增,再与峰值交换电流相加,从而调节LED电流。

  

只需要加入简单的、低成本的电子组件,就可以保护贵重的高光度LED。这种热保护设计有助照明系统的设计人员实现更小巧、生产成本更低的解决方案。


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