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散熱器對于光源衰退到底有多重要?

日期:2018-10-11 8:37:47 作者:長城散熱器 瀏覽次數:來源:www.welinku.cn

現在人們都開始意識到,光源衰退是大功率LED路燈不能長期工作最主要的原因,并且也開始認識到降低光衰的一個重要方法就是改進其散熱。雖然認識并積極改進了,但是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,仍然有絕大多數的路燈光衰是不能滿足使用要求的。電子散熱器1200小時亮燈后的,光衰的為8%、差的為26%、平均為14%。按照Cree的測試結果,當結溫為105度時,因為14%光衰也應當要在工作了6000小時以后,所以可見大部分路燈的結溫在105度以上。

  可能不少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、精心測量、精準計算的。雖然實際情況可能也是如此,但是測試的結果也不容懷疑。那么問題到底是出在哪里呢?

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

  人們心里可能都在疑問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!

  我們都多多少少的知道,LED是一個二極管,而二極管重要的電特性就是它的伏安特性。

  雖然它的樣子和一般二極管并無兩樣,但是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。

  2.2正因為LED目前的發光效率還是比較低,所以絕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,那么結果就是結溫就會升得很高。

  2.3LED和整流二極管有很大的不同,它所采用的不是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-溫度特性也與一般二極管不同,且要明顯大于一般二極管。例如一般的二極管的伏安特性-溫度特性為-2mV/°C,但是Cree的XLamp7090XR-E的伏安特性的溫度特性卻高達-4mV/°C,所以要比一般的二極管大一倍。

光源散熱器

  因為伏安特性-溫度系數是負的,這就意味著器件溫度升高、特性左移。例:假設結溫升高50度,伴隨著伏安特性就會左移200mV。

  因為電源電壓是恒定的而伏安特性卻左移了,所以結果就是正向電流增加。
  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,

  結溫升高以后光輸出會降低,這就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,它的光輸出并不跟隨增加反而降低。所以這時的如果正向電流的增加只會引起結溫增加,反而不會使光輸出增加。

  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,那么結溫增加的結果就是光衰加大、壽命縮短。假設LED在常溫25度時開機,開機以后結溫會跟隨升高,如果散熱器設計為溫升至75度,也就是結溫相應的增加了50度,那么結果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。而這就使LED的結溫又升高50度,變成了125度。如果采用恒壓電源供電,電子散熱器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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