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如何延長高光度LED的使用壽命

發(fā)光二極管的耐用及長壽特性能夠在不同應(yīng)用中派上用場，帶來顯而易見的效益。然而，當(dāng)高功率的LED應(yīng)用于高光度的操作，散熱便成為關(guān)鍵的問題。事實上，輸入LED的電力只有不足20%轉(zhuǎn)化為光能，其余的80%則轉(zhuǎn)化為熱能。這實在是照明系統(tǒng)設(shè)計人員需要克服的問題?！　〖偃缯彰飨到y(tǒng)實施欠佳，即使是最完善的導(dǎo)熱設(shè)計，也難以盡展所長，發(fā)揮真正的用途。保持安全的LED操作環(huán)境、減少熱力耗散對LED壽命造成影響的責(zé)任，便落在用于驅(qū)動LED的電子組件之上。

事實上，只要我們看看高光度LED制造商提供的組件產(chǎn)品規(guī)格，便不難確定需要留意的主要設(shè)計參數(shù)，并且可以得知在高溫下操作對這些器件的負(fù)面影響。

LED的實際壽命與功率耗散和LED結(jié)點的溫度往往成反比。制造商可顯示在Tj80℃溫度下運行約一億小時的平均故障間隔時間(MTBF)。在實用的系統(tǒng)中，LED的故障不一定會造成大問題，不過在散熱不足、而Tj又升至120℃或以上的系統(tǒng)中，LED的壽命便會大幅縮短。在一些極端的情況下，LED更會實時出現(xiàn)故障。

熱能設(shè)計可引入超補償功能，藉以抗衡最惡劣的環(huán)境。然而在某些情況下，這是不可能的事情。以筒燈為例，一般安裝在絕緣的天花板間層空間。這層空間不僅妨礙散熱，還沒有足夠位置安裝額外的散熱設(shè)施。

相對光度也與結(jié)點溫度成反比。隨著數(shù)據(jù)的變異，制造商估計在最大結(jié)點溫度下的光線輸出會減弱30%。

同樣，流明維護效果與結(jié)點溫度也成反比。在70℃結(jié)點溫度下，一個LED操作超過5萬小時后，一般會損耗三成光度輸出；溫度更高時損耗會更大，但正式數(shù)據(jù)尚未公開。

因此，設(shè)計人員最重要的目標(biāo)，就是盡快散發(fā)LED的熱量，從而把結(jié)點溫度保持在最大額定值以下，避免過早出現(xiàn)故障。

一般來說，用來產(chǎn)生所需LED電流的電子器件，可以輕易引入偵測溫度過高的方法，有效減低LED的驅(qū)動電流，保持穩(wěn)定的操作溫度。雖然光線輸出會略為減弱，但LED的“生命力”卻十分旺盛，可以長期運作。

以某LED驅(qū)動電路設(shè)計為例，其降壓轉(zhuǎn)換器配備溫度控制功能，驅(qū)動電流高至1安培，供應(yīng)電壓介乎4伏至6伏。該電路利用一個150kΩNTC熱控管進行溫度偵測，該組件所設(shè)位置與LED保持緊密的熱力接觸。流過熱控管的電流會倍增，再與峰值交換電流相加，從而調(diào)節(jié)LED電流。

只需要加入簡單的、低成本的電子組件，就可以保護貴重的高光度LED。這種熱保護設(shè)計有助照明系統(tǒng)的設(shè)計人員實現(xiàn)更小巧、生產(chǎn)成本更低的解決方案。