近來許多網(wǎng)站都大舉報(bào)導(dǎo)一種“高壓LED”，以為它是一種全新的LED種類，并且具有許多長處，乃至以為它將使“今日的低壓LED將淡出將來的LED通用照明商場”而高壓LED將“主導(dǎo)將來的LED通用照明”，真的是這樣嗎?
咱們曉得，LED的中文是“發(fā)光二極管”，它從底子上來講僅僅一種“二極管”。并且是作業(yè)在正向的二極管。曩昔只需高反壓二極管，那是指高的反向擊穿電壓。若是作業(yè)在正向的話，那么必定是電壓越高，電流越大?？墒沁@種高壓LED的最大特色卻是高電壓、小電流。那又是怎樣一回事呢?
一. 啥是高壓LED
再細(xì)心曉得一下，正本它僅僅許多20mA的小功率LED串聯(lián)起來，成為了所謂的高壓LED。把許多小功率LED串聯(lián)起來并不是啥新鮮事，其實(shí)在許多燈具里早就這樣用了。僅有不相同的是曩昔燈具廠商都是把現(xiàn)已封裝好了的小功率LED串聯(lián)起來。例如圖1即是上海龍興公司將80顆外表貼裝的0.1W小功率 LED悉數(shù)串聯(lián)起來以得到高電壓小電流的特性，用于LED球泡燈中。
如今則是由LED出產(chǎn)廠家供應(yīng)一種串聯(lián)好了的小功率LED，并把它稱之為“高壓LED”算了。它僅僅集成LED中的一種。其實(shí)曩昔早就有各種集成的 LED，以不相同數(shù)量的LED串并聯(lián)起來，得到各種不相同功率和電壓的LED。能夠說最早是美國的普瑞(Bridgelux)公司就現(xiàn)已推出了這種集成LED 了。也即是把許多小功率LED在基板上就串并聯(lián)起來，以得到一顆。他們稱之為LED陣列，例如他們在2009年推出的一顆30W的LED陣列 BXRA-C2000實(shí)際上是把25個1W的LED在芯片上5并5串而得來，其尺度為25.3x22.3mm發(fā)光面的直徑為17.5mm(圖2)，正向電壓16.6V，正向電流1.75A，熱阻0.5°C/W。大功率LED
高壓LED和這種集成LED的首要不相同在于高壓LED是悉數(shù)串聯(lián)，而集成LED則是串并聯(lián)。集成LED的特色是在一個大晶片上選用開槽的辦法，將其切開成為許多小的LED，溝槽的深度約在4-8μm，溝槽不能太寬避免減小發(fā)光面積。在開出溝槽今后，為了敷設(shè)銜接各個LED的導(dǎo)線，還要用絕緣層把這些溝槽填平，再依照串聯(lián)或并聯(lián)的需求而敷上相應(yīng)的鋁線。
二.高壓LED的性能目標(biāo)
只查到幾種電壓并不太高的HV LED。其目標(biāo)如下表所示：其間并沒有他們宣揚(yáng)的耐壓50V的高壓LED。看來真實(shí)的高壓LED也還沒有老練。所以也無從進(jìn)行定量的對比。
三. 高壓LED的優(yōu)缺點(diǎn)
那么咱們來看一下究竟這種高壓LED有何優(yōu)缺點(diǎn)。
1. 功率耗散和散熱器巨細(xì)：有的報(bào)導(dǎo)聲稱1W的高壓LED的電壓為50V，電流為20mA;而通常低壓的1W LED電壓為3V，電流為350mA，所以“相同輸出功率的高壓LED在作業(yè)時耗散的功率要遠(yuǎn)低于低壓LED，這意味著散熱鋁外殼的本錢可大大下降。” ，這個說法顯然是不成立的。耗散功率的巨細(xì)首要由LED的發(fā)光功率決議，而不是由其標(biāo)稱功率決議。標(biāo)稱功率不等于輸入功率。若是要決議散熱器的巨細(xì)，應(yīng)當(dāng)是在相同的發(fā)光功率來核算。通常以為關(guān)于當(dāng)前100lm/W的發(fā)光功率來說，其真實(shí)的電光功率(即是由電能成為光能的功率)只需30%左右，即是只需30%的電能變換為光能，其他的70%的電能都變換為熱能而需求經(jīng)過散熱器散去。所以關(guān)于具有相同發(fā)光功率的1W高壓LED和通常低壓LED來說，其成為熱能的有些都是 0.7W，需求經(jīng)過散熱器散去。所以這種高壓LED所需求的散熱器巨細(xì)在相同的輸入功率和相同的驅(qū)動電源功率的情況下是不會有啥不相同的。
2. AC/DC變換器的功率：在同文中以為“輸入和輸出壓差越低，AC到DC的變換功率就越高”。該文還以為由于220V輸入時，高壓LED只需4個串聯(lián)即是 200V，和220V只差20V。而用低壓LED，即便是10個串聯(lián)正向壓降也只需30V，和220V相差很大。所以“如選用高壓LED，變壓器的功率就能夠得到大大進(jìn)步，然后可大幅下降A(chǔ)C-DC變換時的功率丟失，這一熱耗削減又可進(jìn)一步下降散熱外殼的本錢。” 實(shí)際上做過AC/DC恒流驅(qū)動的人都曉得，AC/DC變換器的功率幾乎是和最終的輸出電壓沒有啥關(guān)系。能夠變壓器次級的電流大了會添加一些銅損，可是這是很小的，還不至于影響到散熱器的描繪。真實(shí)影響AC/DC變換器的功率的要素還有許多，例如非阻隔的變換器功率就比阻隔型變換器的功率要高許多(由于通常非阻隔變換器底子就不必變壓器，只需選用了變壓器，不論變比是多少，都會大大下降功率);此外，阻隔型反激式的輸出整流二極管的損耗也會影響功率，為了進(jìn)步整流二極管的功率最佳選用肖特基二極管，而若是輸出是200V高電壓，那么是很難買到這種高壓肖特基二極管，即便買到其報(bào)價也是很高的，若是選用相同低效的通常整流二極管，那么其功率也不能夠進(jìn)步。。所以以為輸出電壓高，能夠大大下降變換器的功率丟失，乃至也能下降散熱器的本錢的說法也是不確切的。
3. “高壓LED減小了LED的面積”，確實(shí)如此。例如：關(guān)于一個36W的LED，若是選用36個1W的LED那么就會占有很大的面積，而若是做一個集成的 36W高壓LED，那么就只需很小的面積(圖3)。這個看上去是長處，但若是從散熱的觀念來看就未必是長處。由于假設(shè)二者的發(fā)光功率相同的話，那么它們即將發(fā)出的熱量是相同的。而在一個很小的面積里要發(fā)出出許多的熱量，這在散熱器的描繪中將是一個大難題。
實(shí)際上，集成LED的出產(chǎn)廠商現(xiàn)已注意到這個疑問，并且做了許多改進(jìn)。首要是減小其熱阻。通常的1WLED的熱阻大約在6-9°C/W，而集成LED 的熱阻能夠減小到2°C/W乃至更小。其次它的背板改用紫銅，以改進(jìn)其導(dǎo)熱?？墒沁@些辦法并不能從底子上改進(jìn)小面積高熱量這個底子情況。為了疾速地將熱量導(dǎo)出，僅有的辦法是選用熱管。而這反而會添加散熱器的本錢。相同，由于高壓LED的底板選用了紫銅，那么和它直觸摸摸的散熱器有些也有必要選用紫銅而不能選用鋁，由于二者的膨脹系數(shù)不相同，直觸摸摸會發(fā)生縫隙而影響導(dǎo)熱。若是選用紫銅散熱器就會添加本錢。所以這種高壓LED不只不會下降散熱器的本錢，反而會添加散熱器的本錢。
4. “高壓LED能夠底子不需求變壓器”。在不少的報(bào)導(dǎo)中都把高壓LED和AC-LED混為一談。所以以為高壓LED能夠底子不需求恒流電源(圖4)。
咱們曉得首要并不是只需高壓LED和AC-LED能夠不必恒流源，而一切LED也都能夠不選用恒流源，僅僅不必恒流源今后都會使LED的運(yùn)用壽數(shù)大大下降。這是由于由于LED伏安特性的負(fù)溫度系數(shù)，使得LED的正向電流跟著LED的溫升而增高，然后使得LED的結(jié)溫升高，而下降了LED的壽數(shù)，高壓 LED也不破例。
所以這個長處是不成立的。用獻(xiàn)身壽數(shù)的辦法來下降本錢，如同并不是一種好辦法。由于假定正本能夠作業(yè)五萬小時，如今成為只需2.5萬小時，那關(guān)于用戶來說，豈不是運(yùn)用本錢進(jìn)步了2倍。遠(yuǎn)比省下一個恒流源要貴許多。
5. 發(fā)光功率的凹凸：據(jù)稱，臺灣晶元光電將于本年推出發(fā)光功率高達(dá)160lm/W
這個數(shù)據(jù)在當(dāng)前來說確實(shí)是適當(dāng)高的，可是進(jìn)步發(fā)光功率的手法有許多，它并不是高壓LED的特色。僅僅應(yīng)用到這種高壓LED算了。若是應(yīng)用到通常LED也是能夠進(jìn)步發(fā)光功率的。當(dāng)然，若是這個高壓LED真的有這么高的發(fā)光功率，那確實(shí)是一個極好的LED，比起那些100lm/W的LED，當(dāng)然能夠減小散熱器的巨細(xì)。不過CREE公司也在本年1月宣告了其低壓LED(XLamp XM-L，2.9V，350mA)的發(fā)光功率也能夠高達(dá)160lm/W(圖6)，也能夠減小散熱器的巨細(xì)，由于散熱器的巨細(xì)僅僅和發(fā)光功率有關(guān)，和低壓 LED仍是高壓LED并沒有啥關(guān)系。
6、本錢低，一個50V，20mA的高壓LED的價格是不是能夠低于1個3.3V，350mA的1W LED或許10個3.3V，30mA的小功率LED，并不明白。假設(shè)能夠低于，那么當(dāng)然是一個長處。至少10個現(xiàn)已封裝好了的30mA的小功率LED的代價確實(shí)是比一個1W大功率LED為廉價。所以這也是為啥許多燈具廠商選用許多小功率LED串聯(lián)來替代一個大功率LED的緣由之一。
四.高壓LED和分立小功率LED的對比
當(dāng)前能夠和高壓LED相對比的即是分立小功率LED了。如前所述，高壓LED是集成LED的一種，而小功率分立LED也能夠串聯(lián)起來得到和高壓LED徹底相同的外特性。二者對比的成果如下：
1、分立LED的長處是靈敏性對比強(qiáng)，用戶能夠根據(jù)需求串聯(lián)恣意個數(shù)的LED以得到所需的伏安特性。也能夠進(jìn)行串并聯(lián)得到更為靈敏的特性。
2、分立LED的發(fā)光面能夠在必定規(guī)模里調(diào)理(增大)，以使發(fā)光均勻，減小眩光。
3、分立LED的散熱面積對比大，簡單渙散熱量，簡化散熱器的描繪。
4、集成高壓LED減小了封裝本錢。
5、集成高壓LED削減了元件數(shù)和焊點(diǎn)數(shù)，進(jìn)步了可靠性。
總歸，高壓LED不失為一種具有特色的LED，它能夠添加運(yùn)用者的挑選。但并不如某些媒體的宣揚(yáng)那樣，會替代一切的低壓LED，更何況，由太陽能供電的燈具體系里，正本即是低壓直流的電源，當(dāng)然也就會直接選用低壓直流的LED了。所以各種LED都會存在，僅僅供應(yīng)不相同的場合算了。 |
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