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冷/热因数对LED光通量的影响

2010-07-26 15:05
月城清浅
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        节能是LED卖点与技术的关键结合之一。相比于传统的灯泡,LED可显著降低照明用电的消耗,并提高照明系统的效能。虽然其优势是显著的,但有一个不利因素:在同样的驱动电流下,结温增加会导致光输出下降,这一变化造成了光输出和效率的一并下降。

         为了弥补这一现象,设计人员经常采取用低电流驱动更多LED的方法来保持一个合理的结温。多个LED的使用有可能消耗额外的功率,增加系统成本。但是,像LED的热/冷因数可以减少影响并提高系统的性能。

什么是冷/热因数

        这一术语将结温描述为光输出降低的函数,业界并没有为在该因素加以界定标准。较低的温度始终是25℃(室温),但较高的温度可以是LED限定内任何值。在本文中,我们定义热/冷因数为光输出在25℃和100℃时的比例。图1显示了标准光通量与散热片温度的关系。采用散热片温度相当于在非常短的脉冲测试条件下的LED结温。
 


图1 散热片温度和光通量的关系


        在25℃时,标准光通量为1,在100℃时,为0.84,因此冷/热因素是0.84。这意味着散热片温度为100℃时,LED将失去16%的光通。

冷/热因数的影响

        乍一看,16%的LED光通减少量影响可能不大。然而,当考虑到一个照明装置由多个LED组成时,这个问题就严重了。用10个LED组成的嵌筒灯同一个LED组成的手电筒比较,热/冷因数的影响就显现出来了。

         对于一个普通的用户而言,手电筒16lm的光输出减少并没有对其应用产生严重影响。然而,160lm的光输出减少对嵌筒灯则是影响巨大的,因此需要添加一个或更多的LED,以补偿光线损失。这样,嵌筒灯的整体功耗和成本会增加。能源之星对LED灯具发光效率有着严格的要求,这样的光输出减少使其很难达到这些要求。

改进的冷/热因数

         最新的LED技术在外延水平、荧光粉、模具附件等方面都有进展,热/冷因数也相应地得到了改善。

         目前,市场上的一些高功率LED的热/冷因数为0.94。这意味着LED在100℃条件下工作时,将失去6%的标准光通。图2给出了典型和改进的热/冷因数下的光输出降低函数。
 


图2 改进的热/冷因数使得LED的亮度有了明显的改进


        热/冷因数的改善增加了LED的工作温度范围,让照明设计师有机会在LED极限内的任何结温下工作。

 

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