如何延长高光度LED寿命

如何延长高光度LED寿命

毋庸置疑，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。

来源：阿里巴巴—电子论坛