圖1. Cree公司LED的結溫和光衰壽命試驗結果
可能不少公司不會(huì )同意這樣的結果，因為他們認為他們的散熱器都是經(jīng)過(guò)精心設計的。實(shí)際情況可能也是如此，但是測試的結果也不容懷疑。問(wèn)題出在哪里呢？
我認為，可能散熱器也不至于設計得這么差，而可能是因為有一些路燈是采用恒壓電源供電的結果。
可是為什么采用恒壓電源供電會(huì )引起光衰呢？這聽(tīng)上去好像有點(diǎn)天方夜譚。但實(shí)際上的確有這么嚴重。讓我們來(lái)從頭說(shuō)起吧！
1．LED的伏安特性
我們都知道，LED是一個(gè)二極管，而二極管最重要的電特性就是它的伏安特性。圖2中給出了Cree公司的XLamp7090XR-E的伏安特性。
圖2. XLamp7090XR-E的伏安特性
2．LED伏安特性的溫度特性
雖然它的樣子和一般二極管沒(méi)有什么兩樣，但是最大的不同在于它的溫度特性。其實(shí)所有二極管的伏安特性都有溫度特性的問(wèn)題，可是就是LED是需要特別加以注意的。這是因為：
2.1 大功率LED的工作電流比較大，1W為0.35A，3-5W為0.7A，20W為1.05A，30W為1.75A，50W為3.5A。不過(guò)可能也會(huì )有人覺(jué)得，整流二極管的正向電流也可能達到這樣大的數值的。
2.2 LED因為目前的發(fā)光效率還是比較低，所以大部分的輸入電功率都是轉化為熱，所以它的發(fā)熱很高，假如散熱器做得不好，那么結溫就會(huì )升得很高。
2.3 LED不同于整流二極管，它不是采用一般的硅材料做成的，而是采用特殊的材料（例如氮化鎵）制成。所以它的伏安特性的溫度特性也不同于一般二極管，而是要明顯大于一般二極管。例如一般二極管的伏安特性的溫度特性為-2mV/°C，但是Cree公司的XLamp7090XR-E的伏安特性的溫度特性卻高達-4mV/°C，要比一般的二極管大一倍。
3． 由結溫升高產(chǎn)生的問(wèn)題
3.1 LED結溫升高以后首先帶來(lái)的是光輸出降低。
圖3. XLamp7090XR-E的相對光輸出隨結溫的升高而降低
3.2 結溫升高引起伏安特性的左移
因為伏安特性的溫度系數是負的，這意味著(zhù)溫度升高，特性左移。例如，假定結溫升高50度，那么伏安特性就會(huì )左移200mV。
3． 采用恒壓電源供電會(huì )使LED正向電流隨溫升的增加而增加。
因為電源電壓是恒定的，而伏安特性卻左移了，其結果就是正向電流增加。從圖2的伏安特性可以看出，假如常溫下用3.3V的恒壓電源供電，其正向電流為350mA；結溫升高50度以后，伏安特性左移0.2V，那么相當于電源電壓升高到了3.5V，這時(shí)候，正向電流就會(huì )增加到600mA。
4． 采用恒壓電源供電會(huì )引起溫升增加的惡性循環(huán)
正向電流增加以后，因為電源電壓沒(méi)有變化，所以LED的輸入功率增加到3.3Vx0.6A=1.98W，
幾乎增加了一倍。但從圖3可以看出，結溫升高以后，光輸出會(huì )降低，這意味著(zhù)更多的輸入功率轉換為熱能，也就是說(shuō)如果這時(shí)候增加正向電流，它的光輸出并不隨著(zhù)增加，反而降低。所以，這時(shí)的正向電流的增加只會(huì )引起結溫增加，而不會(huì )使光輸出增加。
所以，結溫增加以后à正向電流增加à結溫再增加à正向電流再增加….
這就引起結溫升高的惡性循環(huán)。
結論：采用恒壓電源供電會(huì )使結溫升高，光衰加大，壽命縮短
所以，從前面的分析，可以得出這樣的結論：采用恒壓電源供電會(huì )使結溫升高，而結溫增加的結果就是光衰加大，壽命縮短。假定LED在常溫25度時(shí)開(kāi)機，開(kāi)機以后結溫就會(huì )升高，假定散熱器設計為溫升至75度，也就是結溫增加了50度，那么就會(huì )使得正向電流增加至600mA�？偣β蕪�1.155W增加到1.98W，增加了0.825W。而這部分所增加的功率幾乎全部轉換為熱量。假定原來(lái)LED的發(fā)光效率為30%，也就是70%的輸入功率（0.8W）都轉換為熱能�，F在又多了一倍的熱能需要從散熱器散出去。顯然，這是原來(lái)的散熱器設計沒(méi)有考慮到的。這就使LED的結溫又升高50度，變成了125度。我們回到圖1來(lái)看光衰曲線(xiàn)，125度的光衰為14%的壽命也就差不多為1200小時(shí)，那么也就可以解釋為什么一個(gè)精心設計的散熱器，如果采用恒壓電源供電，其結果仍然是光衰很大，壽命很短了！
所以，給LED供電，一定要采用恒流電源供電，電流恒定以后，不管溫度怎么變化，伏安特性如何左移，電流都不變！結溫也就不會(huì )惡性循環(huán)了！
