作者：茅于海
现在大家开端意识到，光衰是大功率LED路灯不能长期工作的重要原因，也开端熟悉到下降光衰的一个重要方法就是改良其散热。尽管如此，从这次深圳市灯光环境治理中心对各种路灯的测试成果来看，仍然有大多数路灯的光衰是不能满足应用请求的。1200小时亮灯后的光衰，最好的为8％，最差的为26％，均匀为14％。按照Cree公司的测试成果，结温在105度时，14％光衰也应当要在工作了6000小时以后，可见大部分路灯的结温在105度以上。
可能不少公司不会批准这样的成果，由于他们认为他们的散热器都是经过精心设计的。实际情况可能也是如此，但是测试的成果也不容猜忌。标题出在哪里呢？
我认为，可能散热器也不至于设计得这么差，而可能是由于有一些路灯是采用恒压电源供电的成果。可是为什么采用恒压电源供电会引起光衰呢？这听上往似乎有点天方夜谭。但实际上的确有这么严重。让我们来从头说起吧！
图1. Cree公司LED的结温柔光衰寿命实验成果
1．LED的伏安特征
我们都知道，LED是一个二极管，而二极管最重要的电特征就是它的伏安特征。图2中给出了Cree公司的XLamp7090XR-E的伏安特征。
图2. XLamp7090XR-E的伏安特征
2．LED伏安特征的温度特征
固然它的样子和一般二极管没有什么两样，但是最大的不同在于它的温度特征。实在所有二极管的伏安特征都有温度特征的标题，可是就是LED是需要特别加以留心的。这是由于：
2.1 大功率LED的工作电流比拟大，1W为0.35A，3-5W为0.7A，20W为1.05A，30W为1.75A，50W为3.5A。不过可能也会有人感到，整流二极管的正向电流也可能达到这样大的数值的。
2.2 LED由于目前的发光效率还是比拟低，所以大部分的输进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，那么结温就会升得很高。
2.3 LED不同于整流二极管，它不是采用一般的硅材料做成的，而是采用特别的材料（例如氮化镓）制成。所以它的伏安特征的温度特征也不同于一般二极管，而是要明显大于一般二极管。例如一般二极管的伏安特征的温度特征为-2mV/°C，但是Cree公司的XLamp7090XR-E的伏安特征的温度特征却高达-4mV/°C，要比一般的二极管大一倍。
3． 由结温升高产生的标题
3.1 LED结温升高以后首先带来的是光输出下降。
固然它的样子和一般二极管没有什么两样，但是最大的不同在于它的温度特征。实在所有二极管的伏安特征都有温度特征的标题，可是就是LED是需要特别加以留心的。这是由于：
2.1 大功率LED的工作电流比拟大，1W为0.35A，3-5W为0.7A，20W为1.05A，30W为1.75A，50W为3.5A。不过可能也会有人感到，整流二极管的正向电流也可能达到这样大的数值的。
2.2 LED由于目前的发光效率还是比拟低，所以大部分的输进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，那么结温就会升得很高。
2.3 LED不同于整流二极管，它不是采用一般的硅材料做成的，而是采用特别的材料（例如氮化镓）制成。所以它的伏安特征的温度特征也不同于一般二极管，而是要明显大于一般二极管。例如一般二极管的伏安特征的温度特征为-2mV/°C，但是Cree公司的XLamp7090XR-E的伏安特征的温度特征却高达-4mV/°C，要比一般的二极管大一倍。
3． 由结温升高产生的标题
3.1 LED结温升高以后首先带来的是光输出下降。
图3. XLamp7090XR-E的相对光输出随结温的升高而下降
3.2 结温升高引起伏安特征的左移
由于伏安特征的温度系数是负的，这意味着温度升高，特征左移。例如，假定结温升高50度，那么伏安特征就会左移200mV。
3． 采用恒压电源供电会使LED正向电流随温升的增加而增加。
由于电源电压是恒定的，而伏安特征却左移了，其成果就是正向电流增加。从图2的伏安特征可以看出，假如常温下用3.3V的恒压电源供电，其正向电流为350mA；结温升高50度以后，伏安特征左移0.2V，那么相当于电源电压升高到了3.5V，这时候，正向电流就会增加到600mA。
4． 采用恒压电源供电会引起温升增加的恶性循环
正向电流增加以后，由于电源电压没有变更，所以LED的输进功率增加到3.3Vx0.6A=1.98W，
几乎增加了一倍。但从图3可以看出，结温升高以后，光输出会下降，这意味着更多的输进功率转换为热能，也就是说假如这时候增加正向电流，它的光输出并不随着增加，反而下降。所以，这时的正向电流的增加只会引起结温增加，而不会使光输出增加。
所以，结温增加以后，正向电流增加，结温再增加，正向电流再增加，这就引起结温升高的恶性循环。
结论：采用恒压电源供电会使结温升高，光衰加大，寿命缩短。
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，而结温增加的成果就是光衰加大，寿命缩短。假定LED在常温25度时开机，开机以后结温就会升高，假定散热器设计为温升至75度，也就是结温增加了50度，那么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。假定本来LED的发光效率为30％，也就是70％的输进功率（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往。显然，这是本来的散热器设计没有考虑到的。这就使LED的结温又升高50度，变成了125度。我们回到图1来看光衰曲线，125度的光衰为14％的寿命也就差未几为1200小时，那么也就可以说明为什么一个精心设计的散热器，假如采用恒压电源供电，其成果仍然是光衰很大，寿命很短了！
所以，给LED供电，必定要采用恒流电源供电，电流恒定以后，不管温度怎么变更，伏安特征如何左移，电流都不变！结温也就不会恶性循环了！
