光衰在LED行業是個常見的問題,它常常會讓人們覺得頭疼不已,LED燈光衰和LED燈珠壽命又有什么關系呢?我們又該如何解決光衰的問題呢?最后找到了一個比較好的方法,就是看圖說話。
光衰曲線圖:
由圖可知LED光衰與其結溫有一定關系,所謂結溫即半導體PN結,結溫愈高光衰發生愈早即壽命愈短。從圖上可以看出,假如結溫為105度,亮度降至70%的壽命只有一萬多小時,95度就有2萬小時,而結溫降低到75度,壽命就有5萬小時,65度時更可以延長至9萬小時。因此,延長壽命,關鍵在于降低結溫。
1、如何才能延長LED的壽命
所以我們買LED燈具(所有的不特指LED射燈)的時候,一定要看它的散熱設計好不好。
由圖中可以得出結論,要延長其壽命的關鍵是要降低其結溫。而降低結溫的關鍵就是要有好的散熱器,能夠及時地把LED產生的熱散發出去。
這里并不是準備探討怎樣設計散熱器,只是探討哪個散熱器散熱效果更好。在實際應用中,都會遇到結溫測量的難題,如果我們能測出任意類型散熱器能到達的結溫的話,不僅能對各類散熱器散熱效果進行對比,并且可以了解使用該散熱器后可達到的LED壽命。
2、如何測量結溫
結溫看上去是一個溫度測量問題,可是要測量的結溫在LED的內部,總不能拿一個溫度計或熱電偶放進PN結來測量它的溫度。當然它的外殼溫度還是可以用熱電偶測量的,然后根據給出的熱阻Rjc(結到外殼),可以推算出它的結溫。
但散熱器裝完后問題又復雜化。由于一般LED都焊在鋁基板上,鋁基板裝在散熱器中,如果僅能測出散熱器外殼溫度的話,為了推算出結溫,需要了解大量熱阻數值。包括Rjc(結到外殼),Rcm(外殼至鋁基板之間實際上也應含有薄膜印制版熱阻),Rms(鋁基板到散熱器),Rsa(散熱器到空氣),只要有一項數據不準確,就會影響測試的準確性。
下圖給出了LED到散熱器各個熱阻的示意圖。其中合并了很多熱阻,使得其精確度更加受到限制。也就是說,要從測得的散熱器表面溫度來推測結溫的精確度就更差。
LED到散熱器各個熱阻的示意圖
好在還有一種間接的測溫方式——測電壓。那么,結溫與哪一種電壓相關?這個關系又是怎么樣的呢?先說LED伏安特性。
3、LED伏安特性的溫度系數
我們知道LED就是半導體二極管,與所有二極管一樣一個伏安特性,與所有半導體二極管相同,這種伏安特性具有溫度特性。表現為氣溫升高時伏安特性向左偏移。圖中繪制LED伏安特性溫度特征。
假定對LED以Io恒流供電,在結溫為T1時,電壓為V1,而當結溫升高為T2時,整個伏安特性左移,電流Io不變,電壓變為V2。這兩個電壓差被溫度去除,就可以得到其溫度系數,以mV/oC表示。對于普通硅二極管,這個溫度系數大約為-2mV/oC。但是LED大多數不是用硅材料制成的,所以它的溫度系數也要另外去測定。幸好各家LED廠家的數據表中大多給出了它的溫度系數。
4、如何來預測這個燈具的壽命
根據結溫推算壽命似乎應該是非常簡單的事,只需查看圖1中的曲線即可得知與95度結溫相對應的壽命,LED可獲得2萬小時。
最大問題在于LED燈散熱器散熱效率隨著時間推移,散熱效率不斷下降。又由于戶外紫外線較強,LED壽命亦較短。紫外線在封裝環氧樹脂老化過程中主要發揮了巨大作用,如果使用硅膠則能得到改善。紫外線在熒光粉老化過程中也會產生一些不好的影響,但是并不十分嚴重。
不過,這種方法用來相對比較兩種散熱器的散熱效果是比較有效的。很明顯,伏安特性左移越小的散熱器,其散熱效果就越好。另外,對于預測室內LED燈具的壽命也還是有一定的準確度的。
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