深入了解 LED 的性能

Philips Lumileds 應(yīng)用總監(jiān)Rudi Hechfellner 和市場公關(guān)部總監(jiān)Steve Landau 將解釋如何通過高效能 LED 數(shù)據(jù)表進(jìn)行準(zhǔn)確的性能評估

了解和比較 LED 性能似乎并不復(fù)雜:獲得數(shù)據(jù)表，比較光輸出、效能和光通維持率的數(shù)值，然后作出決策。

遺憾的是，任何購買和設(shè)計(jì)決策如果僅僅基于前面幾頁規(guī)格的最佳數(shù)值，而不分析 LED 在實(shí)際工作條件下的性能，就有可能造成不盡人意的結(jié)果，甚至帶來巨大的商業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。

本文將描述數(shù)據(jù)表中所包含的工具，這些工具可用于展現(xiàn) LED 在實(shí)際工作條件下的性能。

LED 燈具

介紹如何使用這些工具，最好的方法是通過示例。我們假設(shè)您要設(shè)計(jì)一個(gè)單 LED 臺燈，使其盡可能達(dá)到最高的光輸出。

平均而言，燈具在工作 50，000 小時(shí)后必須能夠產(chǎn)生等級至少為新燈具 70% 的光輸出。

此設(shè)計(jì)項(xiàng)目的關(guān)鍵部分是選擇適當(dāng)品牌的功率 LED 作為光源。

本示例將對來自四家領(lǐng)先供應(yīng)商(此處分別標(biāo)注為 MFR 1-4)的高性能功率 LED 進(jìn)行比較。本示例僅使用由各制造商為其各自的 LED 提供的公開數(shù)據(jù)。

各設(shè)備的示例重要光輸出數(shù)字如表 1 所示。

此數(shù)據(jù)無法實(shí)現(xiàn)同類比較，因?yàn)?MFR 3 樣件指定在 700 mA 條件下使用。但是，簡要目標(biāo)是在一致的 50，000 小時(shí)使用壽命目標(biāo)條件下，使光輸出達(dá)到最大。在 350 mA 條件下驅(qū)動 LED(根據(jù)數(shù)據(jù)表中的數(shù)字)無法使光輸出達(dá)到最大，因此，我們代之以在更高的 700 mA 條件下對全部四種 LED 進(jìn)行比較(請參見表 2)。

對于其中三個(gè)樣件，這意味著應(yīng)用在各數(shù)據(jù)表中找到的“光通量規(guī)范化”圖(典型示例請參見圖 1)。此圖將提供一個(gè)系數(shù)，用于各特定 LED 計(jì)算在較高電流下產(chǎn)生的光輸出。

正如我們現(xiàn)在在表2中所見，MFR 3 發(fā)射體的光輸出不再居于領(lǐng)先地位，但此處的比較在某種程度上仍屬同類比較，因?yàn)槲覀兩形幢容^各 LED 在實(shí)際工作溫度下的性能。

為此，我們需要各制造商的數(shù)據(jù)表中提供的“溫度折減”圖。首先，我們必須指定 LED 的工作條件:環(huán)境溫度以及燈具的熱阻。根據(jù)保守的假設(shè)(環(huán)境溫度為 25 °C，并且配有小型熱沉)，與表 2 相比，表 3 中的光輸出比較結(jié)果發(fā)生了驚人的變化。

第一個(gè)需要注意的關(guān)注點(diǎn)是，在這些條件下 MFR3樣件根本不能使用:較高的系統(tǒng)熱阻將使 LED 結(jié)溫高達(dá) 141 °C，超過其最高額定值 16 °C。另外需要關(guān)注的是，在這些條件下，MFR 1 樣件的輸出比率將會下降。

現(xiàn)在，對于比較不同品牌的 LED，我們擁有更加切實(shí)的依據(jù)。但是，我們?nèi)晕纯紤] 50，000 小時(shí)后 70% 光通維持率的要求。

另外，所有數(shù)據(jù)表都提供了光通維持率的信息，要仔細(xì)查看適用于有效數(shù)據(jù)集的工作條件(請參見表4)，這一點(diǎn)非常重要。

對于 MFR 4 發(fā)射體，這些工作條件與光通維持率條件一致:在結(jié)溫為135 °C 條件下，該設(shè)備能夠提供 50，000 小時(shí)的使用時(shí)間;在臺燈示例中，LED 實(shí)際將在 130 °C 條件下工作。因此，現(xiàn)在我們知道，MFR 4 LED 在全新狀態(tài)下將能產(chǎn)生至少 133 流明，而在 50，000 小時(shí)后，仍可提供峰值輸出的至少 70%。

表 4 還顯示了 MFR 2 樣件能在 50，000 小時(shí)后提供 70% 光通維持率的條件:結(jié)溫(LED 自身的溫度)必須為 85 °C 或以下。

但在我們的示例中，在 700 mA 條件下驅(qū)動 LED 以實(shí)現(xiàn)較高光輸出時(shí)，MFR2設(shè)備可以在高得多的 128 °C 條件

下工作。

簡單比較

在我們的示例中，在實(shí)現(xiàn) 50，000 小時(shí)使用壽命的同時(shí)，將 MFR 2 發(fā)射體與其他發(fā)射體進(jìn)行比較的最簡單方式，是將驅(qū)動電流降低到某一數(shù)值，使結(jié)溫達(dá)到 85 °C。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，電流必須降至 407mA，在此低電流下，MFR2 LED 只能產(chǎn)生 107 流明，而 MFR 4 LED 在 700 mA 條件下則可產(chǎn)生133流明。

此外，現(xiàn)有的 LED 驅(qū)動器通常僅提供 350mA或700mA。由于 407mA 并非標(biāo)準(zhǔn)值，因此必須定做一個(gè)解決方案，而這樣會增加解決方案的成本。

表1以及典型 LED數(shù)據(jù)表中所示的原始性能聲明中應(yīng)用的條件與實(shí)際燈具的應(yīng)用條件有很大差異。只有根據(jù)實(shí)際應(yīng)用和預(yù)計(jì)使用環(huán)境對 LED的性能指標(biāo)進(jìn)行分析，才能作出合適的選擇決策。