中心議題：

• LED的伏安特性
• LED伏安特性的溫度特性
• LED結溫升高產生的問題

本文從LED的伏安特性、LED伏安特性的溫度特性和LED結溫升高產生的問題三個方麵，深入分析LED光衰的重要原因。

現在大家開始意識到，光衰是大功率LEDludengbunengchangqigongzuodezhuyaoyuanyin
，yekaishirenshidaojiangdiguangshuaideyigezhongyaofangfajiushigaijinqisanre。jinguanruci，congzhecishenzhenshidengguanghuanjingguanlizhongxinduigezhongludengdeceshijieguolaikan
，rengranyoudaduoshuludengdeguangshuaishibunengmanzushiyongyaoqiude。1200小時亮燈後的光衰，最好的為8%，最差的為26%，平均為14%。按照Cree公司的測試結果
，結溫在105度時

，14%光衰也應當要在工作了6000小時以後，可見大部分路燈的結溫在105度以上。

可ke能neng不bu少shao公gong司si不bu會hui同tong意yi這zhe樣yang的de結jie果guo
，因yin為wei他ta們men認ren為wei他ta們men的de散san熱re器qi都dou是shi經jing過guo精jing心xin設she計ji的de。實shi際ji情qing況kuang可ke能neng也ye是shi如ru此ci，但dan是shi測ce試shi的de結jie果guo也ye不bu容rong懷huai疑yi。問wen題ti出chu在zai哪na裏li呢ne？

我wo認ren為wei
，可ke能neng散san熱re器qi也ye不bu至zhi於yu設she計ji得de這zhe麼me差cha，而er可ke能neng是shi因yin為wei有you一yi些xie路lu燈deng是shi采cai用yong恒heng壓ya電dian源yuan供gong電dian的de結jie果guo。可ke是shi為wei什shen麼me采cai用yong恒heng壓ya電dian源yuan供gong電dian會hui引yin起qi光guang衰shuai呢ne？這zhe聽ting上shang去qu好hao像xiang有you點dian天tian方fang夜ye譚tan。但dan實shi際ji上shang的de確que有you這zhe麼me嚴yan重zhong。讓rang我wo們men來lai從cong頭tou說shuo起qi吧ba！

圖1. Cree公司LED的結溫和光衰壽命試驗結果

1．LED的伏安特性

我們都知道，LED是一個二極管
，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

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2．LED伏安特性的溫度特性

suirantadeyangziheyibanerjiguanmeiyoushenmeliangyang，danshizuidadebutongzaiyutadewendutexing。qishisuoyouerjiguandefuantexingdouyouwendutexingdewenti，keshijiushiLED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。不過可能也會有人覺得
，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(yin)為(wei)目(mu)前(qian)的(de)發(fa)光(guang)效(xiao)率(lv)還(hai)是(shi)比(bi)較(jiao)低(di)，所(suo)以(yi)大(da)部(bu)分(fen)的(de)輸(shu)入(ru)電(dian)功(gong)率(lv)都(dou)是(shi)轉(zhuan)化(hua)為(wei)熱(re)
，所(suo)以(yi)它(ta)的(de)發(fa)熱(re)很(hen)高(gao)
，假(jia)如(ru)散(san)熱(re)器(qi)做(zuo)得(de)不(bu)好(hao)，那(na)麼(me)結(jie)溫(wen)就(jiu)會(hui)升(sheng)得(de)很(hen)高(gao)。

2.3 LED不同於整流二極管
，它不是采用一般的矽材料做成的
，而是采用特殊的材料（例如氮化镓）製成。所以它的伏安特性的溫度特性也不同於一般二極管，而是要明顯大於一般二極管。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． 由結溫升高產生的問題

3.1 LED結溫升高以後首先帶來的是光輸出降低

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係數是負的，這意味著溫度升高，特性左移。例如，假定結溫升高50度，那麼伏安特性就會左移200mV。

3.3 采用恒壓電源供電會使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度以後，伏安特性左移0.2V，那麼相當於電源電壓升高到了3.5V
，這時候，正向電流就會增加到600mA。

3.4 采用恒壓電源供電會引起溫升增加的惡性循環
正向電流增加以後，因為電源電壓沒有變化，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ke以yi看kan出chu，結jie溫wen升sheng高gao以yi後hou，光guang輸shu出chu會hui降jiang低di，這zhe意yi味wei著zhe更geng多duo的de輸shu入ru功gong率lv轉zhuan換huan為wei熱re能neng，也ye就jiu是shi說shuo如ru果guo這zhe時shi候hou增zeng加jia正zheng向xiang電dian流liu，它ta的de光guang輸shu出chu並bing不bu隨sui著zhe增zeng加jia
，反fan而er降jiang低di。所suo以yi，這zhe時shi的de正zheng向xiang電dian流liu的de增zeng加jia隻zhi會hui引yin起qi結jie溫wen增zeng加jia

，而er不bu會hui使shi光guang輸shu出chu增zeng加jia。

所以，結溫增加以後，正向電流增加
，結溫再增加
，正向電流再增加，這就引起結溫升高的惡性循環。

4 結論

采用恒壓電源供電會使結溫升高，光衰加大，壽命縮短。

所以，從前麵的分析，可以得出這樣的結論：采用恒壓電源供電會使結溫升高
，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度時開機，開機以後結溫就會升高
，假定散熱器設計為溫升至75度

，也就是結溫增加了50度，那麼就會使得正向電流增加至600mA。總功率從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LED的發光效率為30%，也就是70%的輸入功率（0.8W）都轉換為熱能。現在又多了一倍的熱能需要從散熱器散出去。顯然，這是原來的散熱器設計沒有考慮到的。這就使LED的結溫又升高50度，變成了125度。我們回到圖1來看光衰曲線，125度的光衰為14%的壽命也就差不多為1200小時，那麼也就可以解釋為什麼一個精心設計的散熱器，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
，電流恒定以後
，不管溫度怎麼變化，伏安特性如何左移
，電流都不變！結溫也就不會惡性循環了！