如何解決LED光衰的問題

　　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。

　　下面是光衰曲線圖：

　　從圖中可以看出，LED的光衰是和它的結溫有關，所謂結溫就是半導體PN結的溫度，結溫越高越早出現光衰，也就是壽命越短。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。所以延長壽命的關鍵就是要降低結溫，不過這些數據只適合于Cree的LED，并不適合于其他公司的LED。

　　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。

　　在這里我們不準備討論如何設計散熱器的問題，而是要討論哪一個散熱器的散熱效果相對比較好的問題。實際上，這是一個結溫的測量問題，假如我們能夠測量任何一種散熱器所能達到的結溫，那么不但可以比較各種散熱器的散熱效果，而且還能知道采用這種散熱器以后所能實現的LED壽命。

　　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。

　　但是在安裝好散熱器以后，問題就又變得復雜起來了。因為通常LED是焊接到鋁基板，而鋁基板又安裝到散熱器上，假如只能測量散熱器外殼的溫度，那么要推算結溫就必須知道很多熱阻的值。包括Rjc（結到外殼），Rcm（外殼到鋁基板，其實其中還應當包括薄膜印制版的熱阻），Rms（鋁基板到散熱器），Rsa（散熱器到空氣），其中只要有一個數據不準確就會影響測試的準確度。

　　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

　　幸好有一個間接測量溫度的方法，那就是測量電壓。那么結溫和哪個電壓有關呢？這個關系又是怎么樣的呢？我們首先要從LED的伏安特性講起。

　　LED伏安特性的溫度系數

　　我們知道LED是一個半導體二極管，它和所有二極管一樣具有一個伏安特性，也和所有的半導體二極管一樣，這個伏安特性有一個溫度特性。其特點就是當溫度上升的時候，伏安特性左移。圖中畫出了LED的伏安特性的溫度特性。

　　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。例如對于Cree公司的XLamp7090XR-E大功率LED，其溫度系數為-4mV/oC。要比普通硅二極管大2倍。至于美國普瑞的陣列LED（BXRA）就給出了更為詳細的數據。

　　但是，他們給出的數據，其范圍也未免過于寬大，以至于失去了利用的價值。不管怎樣，只要知道LED的溫度系數就很容易可以從測量LED的前向電壓中推算出LED的結溫了。

　　如何來預測這個燈具的壽命

　　從結溫來推測壽命好像應該很簡單，只要查一下圖1的曲線，就可以知道對應于95度結溫時的壽命就可以得到LED的壽命為2萬小時了。但是，這種方法用于室內的LED燈具還有一定的可信度，如果應用到室外的LED燈具，尤其是大功率LED路燈，那里還有很多不確定因素。

　　最大的問題是LED路燈的散熱器的散熱效率的隨時間而降低。這是由于塵土、鳥屎的積累而使得其散熱效率降低。也還因為室外有很強烈的紫外線，也會使LED的壽命降低。紫外線主要是對封裝的環氧樹脂的老化起很大作用，假如采用硅膠，可以有所改善。紫外線對熒光粉的老化也有一些壞作用，但不是很嚴重。

　　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。