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散热器对于光源衰退到底有多重要?

日期:2018-10-11 8:37:47 作者:长城散热器 浏览次数:来源:www.ccsink.com

现在人们都开始意识到,光源衰退是大功率LED路灯不能长期工作最主要的原因,并且也开始认识到降低光衰的一个重要方法就是改进其散热。虽然认识并积极改进了,但是从这次深圳市灯光环境管理中心对各种路灯的测试结果来看,仍然有绝大多数的路灯光衰是不能满足使用要求的。电子散热器1200小时亮灯后的,光衰的为8%、差的为26%、平均为14%。按照Cree的测试结果,当结温为105度时,因为14%光衰也应当要在工作了6000小时以后,所以可见大部分路灯的结温在105度以上。

  可能不少不会同意这样的结果,因为他们认为他们的散热器都是经过精心设计的、精心测量、精准计算的。虽然实际情况可能也是如此,但是测试的结果也不容怀疑。那么问题到底是出在哪里呢?

  我认为可能散热器也不至于设计得这么差,所以最终原因可能是因为有一些路灯是采用恒压电源供电的结果。

  人们心里可能都在疑问为什么采用恒压电源供电会引起光衰呢?这听上去好像有点天方夜谭。但实际上的确有这么严重。让我们来从头说起吧!

  我们都多多少少的知道,LED是一个二极管,而二极管重要的电特性就是它的伏安特性。

  虽然它的样子和一般二极管并无两样,但是的不同在于它的温度特性。其实所有二极管的伏安特性都有温度特性的问题,可是就是LED是需要特别加以注意的。这是因为:

  2.1大功率LED的工作电流比较大,1W为0.35A,3-5W为0.7A,20W为1.05A,30W为1.75A,50W为3.5A。不过可能也会有人觉得,整流二极管的正向电流也可能达到这样大的数值的。

  2.2正因为LED目前的发光效率还是比较低,所以绝大部分的输入电功率都是转化为热,所以它的发热很高,假如散热器做得不好,那么结果就是结温就会升得很高。

  2.3LED和整流二极管有很大的不同,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(例如氮化镓)制成。所以它的伏安特性的-温度特性也与一般二极管不同,且要明显大于一般二极管。例如一般的二极管的伏安特性-温度特性为-2mV/°C,但是Cree的XLamp7090XR-E的伏安特性的温度特性却高达-4mV/°C,所以要比一般的二极管大一倍。

光源散热器

  因为伏安特性-温度系数是负的,这就意味着器件温度升高、特性左移。例:假设结温升高50度,伴随着伏安特性就会左移200mV。

  因为电源电压是恒定的而伏安特性却左移了,所以结果就是正向电流增加。
  正向电流增加以后,因为电源电压没有变化,所以LED的输入功率增加到3.3Vx0.6A=1.98W,

  结温升高以后光输出会降低,这就意味着更多的输入功率转换为热能,也就是说如果这时候增加正向电流,它的光输出并不跟随增加反而降低。所以这时的如果正向电流的增加只会引起结温增加,反而不会使光输出增加。

  所以,从前面的分析,可以得出这样的结论:采用恒压电源供电会使结温升高,那么结温增加的结果就是光衰加大、寿命缩短。假设LED在常温25度时开机,开机以后结温会跟随升高,如果散热器设计为温升至75度,也就是结温相应的增加了50度,那么结果就会使得正向电流增加至600mA。总功率从1.155W增加到1.98W,增加了0.825W。而这部分所增加的功率几乎全部转换为热量。假定原来LED的发光效率为30%,也就是70%的输入功率(0.8W)都转换为热能。现在又多了一倍的热能需要从散热器散出去。显然这是原来的散热器设计没有考虑到的。而这就使LED的结温又升高50度,变成了125度。如果采用恒压电源供电,电子散热器其结果仍然是光衰很大,寿命很短了!

  所以,给LED供电,一定要采用恒流电源供电,电流恒定以后,不管温度怎么变化,伏安特性如何左移,电流都不变!结温也就不会恶性循环了!

 

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