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王牌战士手游官网下载:采用恒壓電源供電是引起LED光衰的重要原因

王牌战士啥时候开服 www.tabks.icu [09-15 23:17:43]   來源://www.tabks.icu  信息顯示與光電技術   閱讀:9232

 

概要:為什么采用恒壓電源供電會引起光衰呢?這聽上去好像有點天方夜譚。但實際上的確有這么嚴重。讓我們來從頭說起吧!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中給出了Cree公司的XLamp7090XR-E的伏安特性。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0.7A,20W為1.05A,30W為1.75A,50W為3.5A。不過可能也會有人覺得,整流二極管的正向電流也可能達到這樣大的數值的。2.2LED因為目前的發光效率還是比較低,所以大部分的輸入電功率都是轉化為熱,所以它的發熱很高,假如散熱器做得不好,那么結溫就會升得很高。2.3LED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(例如氮化鎵)制成。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

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  現在大家開始意識到,光衰是大功率LED路燈不能長期工作的主要原因,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境管理中心對各種路燈的測試結果來看,仍然有大多數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公司的測試結果,結溫在105度時,14%光衰也應當要在工作了6000小時以后,可見大部分路燈的結溫在105度以上。


  圖1.Cree公司LED的結溫和光衰壽命試驗結果

  可能不少公司不會同意這樣的結果,因為他們認為他們的散熱器都是經過精心設計的。實際情況可能也是如此,但是測試的結果也不容懷疑。問題出在哪里呢?

  我認為,可能散熱器也不至于設計得這么差,而可能是因為有一些路燈是采用恒壓電源供電的結果。

  可是為什么采用恒壓電源供電會引起光衰呢?這聽上去好像有點天方夜譚。但實際上的確有這么嚴重。讓我們來從頭說起吧!

  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中給出了Cree公司的XLamp7090XR-E的伏安特性。


  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0.7A,20W為1.05A,30W為1.75A,50W為3.5A。不過可能也會有人覺得,整流二極管的正向電流也可能達到這樣大的數值的。

  2.2LED因為目前的發光效率還是比較低,所以大部分的輸入電功率都是轉化為熱,所以它的發熱很高,假如散熱器做得不好,那么結溫就會升得很高。

  2.3LED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(例如氮化鎵)制成。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.由結溫升高產生的問題

  3.1LED結溫升高以后首先帶來的是光輸出降低。


  圖3.XLamp7090XR-E的相對光輸出隨結溫的升高而降低

  3.2結溫升高引起伏安特性的左移

  因為伏安特性的溫度系數是負的,這意味著溫度升高,特性左移。例如,假定結溫升高50度,那么伏安特性就會左移200mV。

  4.采用恒壓電源供電會使LED正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,其結果就是正向電流增加。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600mA。

  5.采用恒壓電源供電會引起溫升增加的惡性循環

  正向電流增加以后,因為電源電壓沒有變化,所以LED的輸入功率增加到3.3Vx0.6A=1.98W,

  幾乎增加了一倍。但從圖3可以看出,結溫升高以后,光輸出會降低,這意味著更多的輸入功率轉換為熱能,也就是說如果這時候增加正向電流,它的光輸出并不隨著增加,反而降低。所以,這時的正向電流的增加只會引起結溫增加,而不會使光輸出增加。

  所以,結溫增加以后à正向電流增加à結溫再增加à正向電流再增加….

  這就引起結溫升高的惡性循環。

  結論:采用恒壓電源供電會使結溫升高,光衰加大,壽命縮短

  所以,從前面的分析,可以得出這樣的結論:采用恒壓電源供電會使結溫升高,而結溫增加的結果就是光衰加大,壽命縮短。假定LED在常溫25度時開機,開機以后結溫就會升高,假定散熱器設計為溫升至75度,也就是結溫增加了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換為熱量。假定原來LED的發光效率為30%,也就是70%的輸入功率(0.8W)都轉換為熱能。現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計沒有考慮到的。這就使LED的結溫又升高50度,變成了125度。我們回到圖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心設計的散熱器,如果采用恒壓電源供電,其結果仍然是光衰很大,壽命很短了!

  所以,給LED供電,一定要采用恒流電源供電,電流恒定以后,不管溫度怎么變化,伏安特性如何左移,電流都不變!結溫也就不會惡性循環了!



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