深入了解 LED 的性能

Philips Lumileds 應用總監Rudi Hechfellner 和市場公關部總監Steve Landau 將解釋如何通過高效能 LED 數據表進行準確的性能評估

了解和比較 LED 性能似乎并不復雜:獲得數據表，比較光輸出、效能和光通維持率的數值，然后作出決策。

遺憾的是，任何購買和設計決策如果僅僅基于前面幾頁規格的最佳數值，而不分析 LED 在實際工作條件下的性能，就有可能造成不盡人意的結果，甚至帶來巨大的商業風險。

本文將描述數據表中所包含的工具，這些工具可用于展現 LED 在實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。我們假設您要設計一個單 LED 臺燈，使其盡可能達到最高的光輸出。

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

此設計項目的關鍵部分是選擇適當品牌的功率 LED 作為光源。

本示例將對來自四家領先供應商(此處分別標注為 MFR 1-4)的高性能功率 LED 進行比較。本示例僅使用由各制造商為其各自的 LED 提供的公開數據。

各設備的示例重要光輸出數字如表 1 所示。

此數據無法實現同類比較，因為 MFR 3 樣件指定在 700 mA 條件下使用。但是，簡要目標是在一致的 50，000 小時使用壽命目標條件下，使光輸出達到最大。在 350 mA 條件下驅動 LED(根據數據表中的數字)無法使光輸出達到最大，因此，我們代之以在更高的 700 mA 條件下對全部四種 LED 進行比較(請參見表 2)。

對于其中三個樣件，這意味著應用在各數據表中找到的“光通量規范化”圖(典型示例請參見圖 1)。此圖將提供一個系數，用于各特定 LED 計算在較高電流下產生的光輸出。

正如我們現在在表2中所見，MFR 3 發射體的光輸出不再居于領先地位，但此處的比較在某種程度上仍屬同類比較，因為我們尚未比較各 LED 在實際工作溫度下的性能。

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

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

現在，對于比較不同品牌的 LED，我們擁有更加切實的依據。但是，我們仍未考慮 50，000 小時后 70% 光通維持率的要求。

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

對于 MFR 4 發射體，這些工作條件與光通維持率條件一致:在結溫為135 °C 條件下，該設備能夠提供 50，000 小時的使用時間;在臺燈示例中，LED 實際將在 130 °C 條件下工作。因此，現在我們知道，MFR 4 LED 在全新狀態下將能產生至少 133 流明，而在 50，000 小時后，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 小時后提供 70% 光通維持率的條件:結溫(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 條件下驅動 LED 以實現較高光輸出時，MFR2設備可以在高得多的 128 °C 條件

下工作。

簡單比較

在我們的示例中，在實現 50，000 小時使用壽命的同時，將 MFR 2 發射體與其他發射體進行比較的最簡單方式，是將驅動電流降低到某一數值，使結溫達到 85 °C。為了實現這一目標，電流必須降至 407mA，在此低電流下，MFR2 LED 只能產生 107 流明，而 MFR 4 LED 在 700 mA 條件下則可產生133流明。

此外，現有的 LED 驅動器通常僅提供 350mA或700mA。由于 407mA 并非標準值，因此必須定做一個解決方案，而這樣會增加解決方案的成本。

表1以及典型 LED數據表中所示的原始性能聲明中應用的條件與實際燈具的應用條件有很大差異。只有根據實際應用和預計使用環境對 LED的性能指標進行分析，才能作出合適的選擇決策。