中心議題：

• LED的伏安特性
• LED伏安特性的溫度特性
• LED結溫升高產生的問題

本文從LED的伏安特性
、LED伏安特性的溫度特性和LED結溫升高產生的問題三個方麵，深入分析LED光衰的重要原因。

現在大家開始意識到
，光衰是大功率LED路lu燈deng不bu能neng長chang期qi工gong作zuo的de主zhu要yao原yuan因yin
，也ye開kai始shi認ren識shi到dao降jiang低di光guang衰shuai的de一yi個ge重zhong要yao方fang法fa就jiu是shi改gai進jin其qi散san熱re。盡jin管guan如ru此ci，從cong這zhe次ci深shen圳zhen市shi燈deng光guang環huan境jing管guan理li中zhong心xin對dui各ge種zhong路lu燈deng的de測ce試shi結jie果guo來lai看kan，仍reng然ran有you大da多duo數shu路lu燈deng的de光guang衰shuai是shi不bu能neng滿man足zu使shi用yong要yao求qiu的de。1200小時亮燈後的光衰，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小時以後


，可見大部分路燈的結溫在105度以上。

kenengbushaogongsibuhuitongyizheyangdejieguo
，yinweitamenrenweitamendesanreqidoushijingguojingxinshejide。shijiqingkuangkenengyeshiruci，danshiceshidejieguoyeburonghuaiyi。wentichuzainaline？

我(wo)認(ren)為(wei)，可(ke)能(neng)散(san)熱(re)器(qi)也(ye)不(bu)至(zhi)於(yu)設(she)計(ji)得(de)這(zhe)麼(me)差(cha)
，而(er)可(ke)能(neng)是(shi)因(yin)為(wei)有(you)一(yi)些(xie)路(lu)燈(deng)是(shi)采(cai)用(yong)恒(heng)壓(ya)電(dian)源(yuan)供(gong)電(dian)的(de)結(jie)果(guo)。可(ke)是(shi)為(wei)什(shen)麼(me)采(cai)用(yong)恒(heng)壓(ya)電(dian)源(yuan)供(gong)電(dian)會(hui)引(yin)起(qi)光(guang)衰(shuai)呢(ne)
？這(zhe)聽(ting)上(shang)去(qu)好(hao)像(xiang)有(you)點(dian)天(tian)方(fang)夜(ye)譚(tan)。但(dan)實(shi)際(ji)上(shang)的(de)確(que)有(you)這(zhe)麼(me)嚴(yan)重(zhong)。讓(rang)我(wo)們(men)來(lai)從(cong)頭(tou)說(shuo)起(qi)吧(ba)！

圖1. Cree公司LED的結溫和光衰壽命試驗結果

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

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2．LED伏安特性的溫度特性

雖sui然ran它ta的de樣yang子zi和he一yi般ban二er極ji管guan沒mei有you什shen麼me兩liang樣yang，但dan是shi最zui大da的de不bu同tong在zai於yu它ta的de溫wen度du特te性xing。其qi實shi所suo有you二er極ji管guan的de伏fu安an特te性xing都dou有you溫wen度du特te性xing的de問wen題ti，可ke是shi就jiu是shiLED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 LED因(yin)為(wei)目(mu)前(qian)的(de)發(fa)光(guang)效(xiao)率(lv)還(hai)是(shi)比(bi)較(jiao)低(di)，所(suo)以(yi)大(da)部(bu)分(fen)的(de)輸(shu)入(ru)電(dian)功(gong)率(lv)都(dou)是(shi)轉(zhuan)化(hua)為(wei)熱(re)，所(suo)以(yi)它(ta)的(de)發(fa)熱(re)很(hen)高(gao)
，假(jia)如(ru)散(san)熱(re)器(qi)做(zuo)得(de)不(bu)好(hao)
，那(na)麼(me)結(jie)溫(wen)就(jiu)會(hui)升(sheng)得(de)很(hen)高(gao)。

2.3 LED不同於整流二極管，它不是采用一般的矽材料做成的
，而是采用特殊的材料（例如氮化镓）製成。所以它的伏安特性的溫度特性也不同於一般二極管
，而是要明顯大於一般二極管。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

3.1 LED結溫升高以後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係數是負的，這意味著溫度升高
，特性左移。例如，假定結溫升高50度

，那麼伏安特性就會左移200mV。

3.3 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度以後，伏安特性左移0.2V，那麼相當於電源電壓升高到了3.5V，這時候，正向電流就會增加到600mA。

3.4 采用恒壓電源供電會引起溫升增加的惡性循環
正向電流增加以後，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(ke)以(yi)看(kan)出(chu)

，結(jie)溫(wen)升(sheng)高(gao)以(yi)後(hou)
，光(guang)輸(shu)出(chu)會(hui)降(jiang)低(di)，這(zhe)意(yi)味(wei)著(zhe)更(geng)多(duo)的(de)輸(shu)入(ru)功(gong)率(lv)轉(zhuan)換(huan)為(wei)熱(re)能(neng)，也(ye)就(jiu)是(shi)說(shuo)如(ru)果(guo)這(zhe)時(shi)候(hou)增(zeng)加(jia)正(zheng)向(xiang)電(dian)流(liu)
，它(ta)的(de)光(guang)輸(shu)出(chu)並(bing)不(bu)隨(sui)著(zhe)增(zeng)加(jia)，反(fan)而(er)降(jiang)低(di)。所(suo)以(yi)
，這(zhe)時(shi)的(de)正(zheng)向(xiang)電(dian)流(liu)的(de)增(zeng)加(jia)隻(zhi)會(hui)引(yin)起(qi)結(jie)溫(wen)增(zeng)加(jia)
，而(er)不(bu)會(hui)使(shi)光(guang)輸(shu)出(chu)增(zeng)加(jia)。

所以
，結溫增加以後
，正向電流增加，結溫再增加，正向電流再增加，這就引起結溫升高的惡性循環。

4 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，從前麵的分析，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，開機以後結溫就會升高，假定散熱器設計為溫升至75度
，也就是結溫增加了50度，那麼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，那麼也就可以解釋為什麼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，電流恒定以後，不管溫度怎麼變化
，伏安特性如何左移，電流都不變！結溫也就不會惡性循環了！