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如何延長(zhǎng)高光度LED的使用壽命

發(fā)光二極管的耐用及長(zhǎng)壽特性能夠在不同應(yīng)用中派上用場(chǎng)，帶來(lái)顯而易見(jiàn)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(wèn)題。事實(shí)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(shí)在是照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員需要克服的問(wèn)題。　　假如照明系統(tǒng)實(shí)施欠佳，即使是最完善的導(dǎo)熱設(shè)計(jì)，也難以盡展所長(zhǎng)，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(duì)LED壽命造成影響的責(zé)任，便落在用于驅(qū)動(dòng)LED的電子組件之上。

事實(shí)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(jì)參數(shù)，并且可以得知在高溫下操作對(duì)這些器件的負(fù)面影響。

LED的實(shí)際壽命與功率耗散和LED結(jié)點(diǎn)的溫度往往成反比。制造商可顯示在Tj80℃溫度下運(yùn)行約一億小時(shí)的平均故障間隔時(shí)間(MTBF)。在實(shí)用的系統(tǒng)中，LED的故障不一定會(huì)造成大問(wèn)題，不過(guò)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(huì)大幅縮短。在一些極端的情況下，LED更會(huì)實(shí)時(shí)出現(xiàn)故障。

熱能設(shè)計(jì)可引入超補(bǔ)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(méi)有足夠位置安裝額外的散熱設(shè)施。

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

同樣，流明維護(hù)效果與結(jié)點(diǎn)溫度也成反比。在70℃結(jié)點(diǎn)溫度下，一個(gè)LED操作超過(guò)5萬(wàn)小時(shí)后，一般會(huì)損耗三成光度輸出；溫度更高時(shí)損耗會(huì)更大，但正式數(shù)據(jù)尚未公開(kāi)。

因此，設(shè)計(jì)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(diǎn)溫度保持在最大額定值以下，避免過(guò)早出現(xiàn)故障。

一般來(lái)說(shuō)，用來(lái)產(chǎn)生所需LED電流的電子器件，可以輕易引入偵測(cè)溫度過(guò)高的方法，有效減低LED的驅(qū)動(dòng)電流，保持穩(wěn)定的操作溫度。雖然光線輸出會(huì)略為減弱，但LED的“生命力”卻十分旺盛，可以長(zhǎng)期運(yùn)作。

以某LED驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)為例，其降壓轉(zhuǎn)換器配備溫度控制功能，驅(qū)動(dòng)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(gè)150kΩNTC熱控管進(jìn)行溫度偵測(cè)，該組件所設(shè)位置與LED保持緊密的熱力接觸。流過(guò)熱控管的電流會(huì)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(jiǎn)單的、低成本的電子組件，就可以保護(hù)貴重的高光度LED。這種熱保護(hù)設(shè)計(jì)有助照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)人員實(shí)現(xiàn)更小巧、生產(chǎn)成本更低的解決方案。