如何选择驱动电流和LED数

2011年07月20日09:51:59 本网站我要评论(2)字号：T | T | T

固态照明行业设计人员面对的一个挑战是选择较理想的驱动电流和LED数目，以达到性能目标。某些应用要求设计利用很少的LED使光量增至较大。在这类应用中，需要优化LED驱动电流，以便产生更多光输出。其他应用需要高效率以及增加更多LED的灵活性。在这类应用中，这些LED可以用较低的电流驱动，因此获得较高LED功效，同时由于LED数较多，仍可提供所需的光输出。

作者：Osama Mannan，技术市场工程师，Future Lighting Solutions

大多数LED制造商都可为各种类型的应用提供低电流和高电流LED。表1总结了某些领先的LED制造商的较大驱动电流。

这里我们将以两个不同案例考察两个LED的应用。为了进行说明，将利用LUXEON Rebel和LUXEON K2 with TFFC执行较低电流范围LED相对于较高电流范围LED的分析。然而，同样原理将适用于表1 中的其它LED制造商的LED。

案例1将集中于采用低LED数标准的用于高光输出的LED。案例2将集中于使用高LED数和用于要求高效率光输出应用的LED。

案例研究

选择LED的三个关键因素是其光输出、功效和寿命。这些重要变量在相当大的程度上受到驱动电流、LED正向电压、结温、散热解决方案性能特点和LED数目的影响。可在www.futurelightingsolutions.com/ult的可用光工具（Usable Light Tool, ULT）生成具体工作条件下的两个选择的LED的实现性能效果。在下列比较中，我们将考虑每个LED型号的较高有效流明，即100 流明LUXEON Rebel 和200 流明LUXEON K2 with TFFC。

案例1：使用少量LED的高光通量输出

在许多应用中，主要目的是能够产生较大限度地扩大光量的光源。此外，如果这种光输出可以用很少的LED的实现，这将大幅度降低成本和整个系统的复杂性。

ULT 将用来说明如何比较LUXEON Rebel 和LUXEON K2 with TFFC 以实现这个目标。三个LED均选用30℃的环境温度，散热器的热阻为5℃ /W。LED可用光的计算结果如图1 所示。

图1 说明LUXEON K2 with TFFC LED产生627 流明的光通量输出，而LUXEON Rebel LED产生551 流明的。在这种情况下LUXEON K2 with TFFC的优势是能够以比LUXEON Rebel 更高的电流驱动，从而能够使用低LED数带来更多的光输出。

此外，少数LED可降低功耗水平，从而使其足够低的5℃/W能有效地消除较高驱动电流产生的功耗。增加LED数可以防止这些LED以高出很多的电流驱动，而无需主动冷却的帮助。因此，当LED数为低（通常在6个LED以下）时，而目标是使光输出较大，建议使用LUXEON K2 with TFFC。

LED性能的另一个关键因素是寿命。图2 用概率分布（B50，L70）说明了案例1 LED寿命计算，它是在特定电流、结温和已过工作时间下的平均流明维持。计算机软件、LED可靠性工具（LRT）已用来生成图2的曲线。从软件工具的计算结果来看，LUXEON Rebel和LUXEON K2 with TFFC的驱动电流值分别为1000mA和1400mA，而结温为98℃和120℃，两个LED均产生了60,000 数小时的预期寿命。

案例2：大量LED的高效率应用

一般而言，供给这些LED更多的电流会降低其功效（lm/W）。因此，许多应用都以比较大额定电流低得多的电流水平驱动LED，以便使功效增至较大。因此，为了实现高光通量输出，需要使用更多LED。还可以假设应用需要大量LED（如街道照明、吸顶灯、壁灯），而且需要高功效规格。遵循案例1同样的过程，每个产品系列在与案例1 相同的条件下使用了20个LED，（即30℃的环境温度和5℃/W散热器热阻）。计算结果如图3 所示。

图3说明LUXEON Rebel实现74.8lm/W的功效值，而LUXEON K2 with TFFC实现了64.89lm/W的功效。此外，LUXEON Rebel 产生了更多光输出。然而，这些光通量和功效差异可以归结为不同的光通量和正向电压值。值得注意的是，由于结温边界条件为135℃，两个LED都是以低于500mA的电流驱动的。虽然这对LUXEON Rebel是合适的驱动电流，但它对LUXEON K2 with TFFC并不太理想。以1000mA驱动LUXEON K2 with TFFC没有利用其设计鲁棒性。因此，从成本角度考虑，LUXEON Rebel是首选解决方案，因为在这个案例中使用LUXEON K2 with TFFC没有明显的技术优势。

同样，将案例2 的ULT计算结果输入LRT软件，并使用相同的概率分布（B50,L70），也会得出两个LED预期为60,000小时的寿命，如图4 所示。由于LUXEON Rebel和LUXEON K2 with TFFC的较高的热能力，达到高达135℃的结温不会影响这些LED的寿命，根据工具计算，它仍然维持在60,000小时的工作寿命，同时符合90%的可靠区间水平。当选择满足目标规格较适合的LED时，上述案例提供了关于设计权衡的信息。很明显案例1 利用了少量LED（通常在6个以下）显示了如何使用高电流实现更多光输出，因此特别适合每封装更多流明。另一方面，在案例2 中，使用较低电流驱动的高LED数实现了高效率和高光输出。（图略）

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本文摘自《功率系统设计》（Power Systems Design China）2009年5/6月刊，“固态照明应用——选择驱动电流和LED数”p34。

如何选择驱动电流和LED数

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