如何選擇高亮度LED并使其正常運作

    照明組件的效率測量基準為發(fā)光效率，其單位為流明∕瓦。由于LED研發(fā)及設(shè)計的數(shù)量激增，使得具有75流明∕瓦發(fā)光效率值的組件快速增加，而市場上最近也開始出現(xiàn)具有115流明∕瓦的LED。用相同的標準來比較不同的光源的發(fā)光效率，鎢絲燈泡大約17流明∕瓦、省電燈泡大約為60流明∕瓦，以及低壓鈉路燈的100到200流明∕瓦。

    電壓和電流

    LED的順向電壓是LED制程的一個特點，一般而言，黃光∕橙光∕紅光LED的順向電壓值范圍在2-3V，而藍光∕綠光∕白光LED的順向電壓值范圍在3-4V。流過LED的電流控制了LED亮度，同時也會影響呈現(xiàn)的色彩，因此LED會在穩(wěn)定電流模式下運作。高亮度LED通常會采用0.35A、0.7A、1.0A、1.4A以上的電流。另外還需要考慮的是LED的尺寸和高度。所提供的產(chǎn)品必須具備散熱功能，這個功能將成為高電流應用的關(guān)鍵。當然，成本是另一個關(guān)鍵性的參數(shù)需要一并納入考慮。

    選擇LED更容易

    許多LED供貨商相繼推出線上選擇工具，使得LED的選擇變得更為容易。這些工具能夠逐一比對多種解決方案并提供圖形分析，這可以讓LED的設(shè)計工程師快速地取得最佳的解決方案。

    LED的溫度控制

    如果LED這么有效率，為什么我們還需要對LED進行溫度控制和監(jiān)控？LED運作時的溫度沒有低于白熾燈的光源嗎？事實證明，LED雖然比鎢絲燈泡具備更好的效率，但是仍然產(chǎn)生了大量的熱能。白熾燈泡產(chǎn)生的熱能主要可以透過紅外線輻射方式進行散熱，但是，LED在半導體二極管的結(jié)構(gòu)中除了產(chǎn)生熱能外，也會產(chǎn)生光子。這種熱能不屬于輻射光譜，必須透過傳導和對流的方式才能排除。

如果LED在比較熱的條件下運作，會出現(xiàn)一些問題。LED的亮度會隨著溫度的上升而明顯變暗。另外，LED的顏色也會隨著溫度的變化而改變，如此可能會在需要保持顏色一致的應用上產(chǎn)生問題，例如由RGB產(chǎn)生的白光。在設(shè)計驅(qū)動器電路時，應該要考慮到LED順向電壓會因為溫度改變而產(chǎn)生變化這類型的電子特性，如果LED以并聯(lián)配置共享電流，則LED順向電壓的變化可能也是一個問題。長期暴露在高接面溫度的環(huán)境下，將加速LED的老化現(xiàn)象，并降低其使用壽命和可靠性。因此，在設(shè)計系統(tǒng)時，必須使其在LED的溫度規(guī)格范圍之內(nèi)運作。這通常可使用散熱器來達到目的，例如在印刷電路板上采用較大的銅質(zhì)區(qū)域、附加散熱器，或使用加強耐熱型/金屬印刷電路板(PCB)來裝載LED；此外，也可以使用強制氣流。

    不過，對于不正常的氣候變化所產(chǎn)生的高熱或是散熱裝置失效等意外狀況，可以實行一套故障安全機制應對。大部分的降壓拓樸LED驅(qū)動器都具有熱關(guān)閉功能，因此若驅(qū)動器超出指定的溫度（通常是125到150℃），則會關(guān)閉驅(qū)動器與LED。升壓拓樸驅(qū)動器將會保護其本身，而不會在關(guān)閉時加載，因此需要針對LED使用撬桿電路或其他保護裝置。在任一種情況下，LED的溫度可能會高于驅(qū)動器的溫度，因此LED本身需要自己的溫度傳感器和監(jiān)控電路的故障安全保護裝置。這種溫度傳感器可以減少或關(guān)閉LED的電流、開啟冷卻風扇，并且可以對使用者或維修人員提供告警機制。

    LED的溫度傳感器類型

    一般來說，溫度傳感器的準確性必須提供足夠的彈性，以便能夠偵測到溫度過熱的問題，同時又不會在正常操作溫度下觸發(fā)故障警示。舉例而言，如果系統(tǒng)的一般操作溫度為80℃，而其需要偵測不超過100℃的故障條件，則若使用+/-2℃準確度的溫度傳感器系統(tǒng)時，可將其允許值設(shè)定為98℃即可，但若使用+/-10℃準確度的溫度傳感器系統(tǒng)，則將其允許值設(shè)定為90℃已是最低值。