超高亮LED

特点

　　与传统的照明灯相比，超高亮LED具有如下优点：

　　1)寿命长，可靠耐用，维护费用极为低廉LED可连续使用105h，比普通白炽灯泡长100倍；

　　2)高效率现在已经可以达到201m／w．预计到2005年将达到501m／W[1]，LED)的光谱几乎全部集中于可见光频段，其发光效率可达80％～90％，LED比节能灯还要节能1／4；

　　3)色彩鲜艳，光色单纯 以12英寸的红色交通信号灯为例，它采用低光效的140W白炽灯作为光源，所产生的2000lm的白光经红色滤光片后，光损失90％，只剩下2001m的红光，而在Lumileds Lighting公司采用18个红色LED光源设计的灯中，包括电路损失在内，仅耗电14W，即可产生同样的光效；

　　4)点亮速度快 汽车信号灯是LED光源应用的一个重要领域，由于LED响应速度快(ns级)，在汽车上安装高位LED刹车灯，可以减少汽车追尾事故的发生。

　　近年来高亮LED已经在汽车的近光灯中得到了应用，例如德国奥迪公司的奥迪A86.O，意大利Fioravanti公司在2003年日内瓦车展上推出的概念车Yak，美国福特公司不久前在底特律车展上推出的Model U都开始将高亮LED用于前照灯的设计中。

　　尽管超高亮LED具有许多优点，但目前仍存在下述缺点：

　　1)功率低市面上的单体LED功率一般在5W以下，还没有出现更大功率的LED，这是目前LED难以成为照明的瓶颈；

　　2)需要严格控制温度 LED是一种半导体材料，与普通二极管一样具有PN结，由于高亮二极管的功率相对比较大，所以与功率半导体器件相同，需要考虑散热问题，结温过高会直接影响LED的寿命，并且会增大LED的光衰，情况严重的会将LED烧坏；

　　3)价格高除了功率低，价格是LED难以成为照明的主要因素，虽然LED目前已被大多数人认识，也被多数人看好，但其高昂的价格难以被消费者接受，目前单体黄色LED大约O．6元／个，绿色与蓝色单体LED在1．8元／个左右，白色LED的价格达到了2.2～5.5元／个左右；如果将几十个单体LED组合，其成本将大大增加,如把一个LED安装在草坪灯里，其单价就相当于一般草坪灯的几倍，LED要成为未来照明的主流光源，就一定要朝着大流明方向发展，成本才有可能降低，市场才有可能突破。

特性

　　HPWA-xH00是Lumileds Lighting公司的一种超高亮LED，本文以它为例分析超高亮LED的特性。图1为正向压降(VF)和正向电流的(IF)关系曲线，由曲线可知，当正向电压超过某个阈值(约2V)，即通常所说的导通电压之后，可近似认为，IF与VF成正比。表1是当前主要超高亮LED的电气特性。由表1可知，当前超高亮LED的IF可达1A，而VF通常为3～4V。

　　由于LED的光特性通常都描述为电流的函数，而不是电压的函数，光通量(φV)与IF的关系曲线如图2所示，因此，采用恒流源驱动可以更好地控制亮度。此外，由表1可知LED的正向压降变化范围比较大(可达1V以上)，而由图1中的VF-IF曲线可知，VF的微小变化会引起较大的，IF变化，从而引起亮度的较大变化。所以,采用恒压源驱动不能保证LED亮度的一致性，并且影响LED的可靠性、寿命和光衰。因此，超高亮LED通常采用恒流源驱动。

　　图3是HPWA-xH00 LED的温度与光通量(φV)关系曲线，由图3可知光通量与温度成反比，85℃时的光通量是25℃时的一半，而一40℃时光输出是25℃时的1．8倍。温度的变化对LFD的波长也有一定的影响，因此，良好的散热是LED保持恒定亮度的保证。

应用实例

　　超高亮LED用于户外广告牌、电子显示屏，交通信号灯、标志牌等场合时，都是大量LED串、并联组合而成的。由于LED数量很多，使用过程中不可避免地出现LED 损坏的情况，必须采取措施来提高整机的可靠性。设计LED应用电路时应注意的几个问题：1、为延长LED寿命，正向电流应降额使用，电网电压为220V时，一般取15mA左右，电网电压时也不能超过20mA。2、考虑到正向压降的一致性问题，应尽量避免直接并联使用，一般采用串联或先串后并方式。3、少量LED损坏时，不能影响全局。为此，发光管应分成多路供电而且应采取措施保证每路中出现发光管开路损坏时，未损坏的发光管照常点亮。4、要确保供电电路的可靠性，不能出现因供电电路故障而损坏大量LED的现象。因为超高亮LED价格很贵，一旦发生问题会造成很大的经济损失。因此必须采取各种保护措施，确保安全运行。

　　超高亮LED在交通信号灯中应用时，供电电路中采用了polyswitch自恢复保险丝，确保流过LED的电流不超过其极限值，防止LED过流损坏。低电压供电时采用串联连接方式，高电压供电时采用图10所示的先串后并连接方式。与每一只LED相并联的稳压管保证一路中出现发光管开路损坏时，未损坏的发光管照常点亮，避免因少量LED损坏造成大面积LED不亮的现象发生。稳压管的稳压值要略高于LED的正向导通压降，这样在LED未开路损坏时，稳压管几乎没有电流流过，而当LED出现开路损坏时，稳压管压降非常接近正常LED的导通压降，从而保证其所在支路的电流几乎不变。

注意事项

　　1、静电会损坏超高亮LED，尤其是绿、蓝、白色管。当用手拿取时要有必要的防静电措施，例如带防静电手腕带或手套。

　　2、焊接时电烙铁要有必要的防静电接地保护措施，尤其是焊接绿、蓝、白色管时。

　　3、由于超高亮LED视角比较小，一般为15度～30度，方向性较强，焊接装配时必须紧贴线路板垂直安装，否则亮度会大大降低