【導(dǎo)讀】盡管LED燈亮，在更高的驅(qū)動(dòng)電流更亮，增加亮度正值藥效降低成本，這增加功耗和否定一些減少部件的增益的成本超過的照明裝置的壽命。增加的功率消耗也使芯片運(yùn)行更熱，縮短其壽命。本文介紹了成本，設(shè)計(jì)簡潔，功耗和長壽之間的權(quán)衡，在高驅(qū)動(dòng)電流運(yùn)行一個(gè)給定的LED應(yīng)用。
在過去的幾年里，現(xiàn)代的LED的改善的功效已經(jīng)允許工程師使用較少的芯片在其照明燈具，以達(dá)到相同的光輸出作為舊的設(shè)計(jì)。關(guān)鍵的好處是降低了成本和簡單的設(shè)計(jì)。今天的芯片，抗干擾能力強(qiáng)已經(jīng)允許工程師通過增加正向電流進(jìn)一步單個(gè)LED的提升亮度和削減它們的數(shù)量甚至進(jìn)一步在給定的設(shè)計(jì)中采取的做法的一個(gè)階段進(jìn)一步的。
然而，盡管LED燈亮，在更高的驅(qū)動(dòng)電流更亮，增加亮度正值藥效降低成本（芯片具有最高的效力在相對(duì)較低的電流，請(qǐng)參閱技術(shù)展區(qū)文章“確定LED的效率下垂的原因”）。這增加功耗和否定一些減少部件的增益的成本超過的照明裝置的壽命。增加的功率消耗也使芯片運(yùn)行更熱，縮短其壽命。
本文介紹了成本，設(shè)計(jì)簡潔，功耗和長壽之間的權(quán)衡，在高驅(qū)動(dòng)電流運(yùn)行一個(gè)給定的LED應(yīng)用。
尋找極限
在LED的初期，當(dāng)時(shí)初出茅廬的技術(shù)提供更少的光，比今天更脆弱，工程師建議，以限制LED的驅(qū)動(dòng)電流，以最大限度地提高療效，延長設(shè)備的使用壽命。
然而，二十年的發(fā)展（圖1）已經(jīng)看到LED光效飆升，耐高結(jié)溫，從提高驅(qū)動(dòng)電流導(dǎo)致顯著增加。許多工程師質(zhì)疑為什么低驅(qū)動(dòng)電流仍然是必要的，當(dāng)這樣的電流限制芯片的輸出的能力的一小部分。
歐司朗高功率LED圖像
圖1：今天的高功率LED允許用于照明器材的給定輸出的芯片更少。
另外，從行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試，如LM-79，LM-80和TM-21的證據(jù)越來越多顯示，現(xiàn)代LED能夠在溫度會(huì)迅速殺死了上一代的設(shè)備進(jìn)行數(shù)萬小時(shí)的工作。
制造商通過提供可以推比年初350毫安設(shè)備更難芯片鼓勵(lì)使用更高的驅(qū)動(dòng)電流。 Cree的的XLamp MK-R，例如，是一個(gè)120流明/瓦，1000流明（在1.4 / 6 V）的LED，其可以被驅(qū)動(dòng)以高達(dá)2.5 A.同樣，飛利浦Lumileds的LUXEON M為134流明/瓦，1000流明（2.8 A / 2.8 V）芯片，該芯片可驅(qū)動(dòng)高達(dá)4.8 A.
然而，由于強(qiáng)勁的現(xiàn)代LED是，沒有在多大程度上這種策略可以采取的限制。而增加驅(qū)動(dòng)電流提高發(fā)光度，也成倍增加功耗和向上推的溫度。特別是 - 從主電源供電的照明應(yīng)用，一定程度增加了功耗，當(dāng)交易抵銷降低LED計(jì)數(shù)的其他好處，但工程師仍需要做出關(guān)于燈具的工作點(diǎn)一個(gè)明智的決定是可以接受的低功率消耗吹捧的LED的其它光源相比的一個(gè)關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)。
此外，擁有現(xiàn)代化的熱管理技術(shù)和產(chǎn)品，同時(shí)更高的結(jié)溫現(xiàn)在可以在固態(tài)照明被容忍的，在有限的空間中使用的技術(shù)，例如，穿工裝夾具可以有多熱得到安全上限
計(jì)算功耗
如何做一個(gè)設(shè)計(jì)工程師知道在他或她的申請(qǐng)LED的最佳工作點(diǎn)？這在很大程度上取決于當(dāng)然該應(yīng)用程序，但實(shí)際上沒有明確的答案。關(guān)鍵是要確定關(guān)鍵的設(shè)計(jì)參數(shù)。例如，最終產(chǎn)品的購買成本可能超過產(chǎn)品的壽命為代價(jià)更大的能量消耗的口授更少的LED?；蛳拗粕绕疲S溫度增加 - 參見技術(shù)展區(qū)的文章“關(guān)于白光LED色度熱效應(yīng)”）可能是重要的，高品質(zhì)的照明燈具，要求更多的LED各驅(qū)動(dòng)而以較低的電流，以保持溫度降下來。
然而，一個(gè)好的出發(fā)點(diǎn)是檢查有正向電流的影響功耗和有效性。
正向電流與功效很少詳述在LED數(shù)據(jù)表。表格療效數(shù)據(jù)也往往難以追查。但是，使用正向電流（IF）與正向電壓（VF），并正向電流與相對(duì)光度數(shù)據(jù)計(jì)算這一關(guān)鍵指標(biāo)是相對(duì)簡單的。另一種有用的數(shù)字是在給定的中頻典型的流明輸出。該數(shù)據(jù)通常可以從制造商的數(shù)據(jù)表。
LED亮度（ΦV），功率消耗，和功效（η）然后可以計(jì)算與中??頻。如前所述，峰功效用于LED發(fā)生在相對(duì)低的IF和尾部脫穩(wěn)步作為電流接近最大等級(jí)［1］。
圖2和3示出的正向電流（IF）與正向電壓（V F）和正向電流對(duì)相對(duì)亮度為歐司朗OSLON SSL 150的白光LED，一個(gè)流行的用于照明應(yīng)用的設(shè)備。根據(jù)制造商的數(shù)據(jù)表，這個(gè)LED產(chǎn)生147流明的142流明/瓦的功效時(shí)，在350 mA和2.95 V.但是VF中頻運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，LED能夠驅(qū)動(dòng)高達(dá)1 A的，所以讓我們考慮一個(gè)1100流明的照明燈具兩種設(shè)計(jì)方案。（為了便于計(jì)算，已經(jīng)假定該LED驅(qū)動(dòng)器是100％的效率）。
針對(duì)正向電流正向電壓的圖片
圖2：對(duì)正向電流的OSLON SSL 150白光LED的正向電壓。
對(duì)相對(duì)亮度的正向電流為OSLON SSL 150白光LED的圖片
圖3：對(duì)相對(duì)亮度正向電流OSLON SSL 150白光LED。
在第一個(gè)假設(shè)的例子中，設(shè)計(jì)者選擇了驅(qū)動(dòng)LED在350mA（因此 - 如圖2 - 在2.95伏的正向電壓）。制造商的數(shù)據(jù)表顯示，每個(gè)LED產(chǎn)生這些操作條件下，147流明。功耗為1.03W¯¯所以療效142流明/瓦。以獲得從夾具輸出所需的設(shè)計(jì)者將需要1100流明/ 147流明= 8個(gè)LED。因此，夾具的總功耗將是8.24 W.
一位同行的設(shè)計(jì)師已決定采取另一條路線并且選擇推高驅(qū)動(dòng)電流，讓她可以減少燈具的LED數(shù)量，簡化了設(shè)計(jì)和切割的材料清單。此時(shí)的設(shè)計(jì)者選擇了 800毫安的驅(qū)動(dòng)電流（內(nèi)LED的能力以及）。圖2示出的正向電壓將攀升至3.18 V.圖3示出了在此驅(qū)動(dòng)電流的LED的相對(duì)發(fā)光度已攀升至1.9，所以現(xiàn)在每個(gè)裝置產(chǎn)生1.9×147流明，或周圍279流明。然而，每個(gè)設(shè)備的電力消耗現(xiàn)在已增加至2.54 W和功效已經(jīng)下降到110流明/瓦。以達(dá)到1100流明指定的輸出，照明器具的這種替代設(shè)計(jì)將需要四個(gè)LED所以設(shè)計(jì)者已取得一定的設(shè)計(jì)目標(biāo)。然而，總功耗已經(jīng)攀升至10.2 W（對(duì)原設(shè)計(jì)增加了超過20％）。
當(dāng)心的缺點(diǎn)
增加驅(qū)動(dòng)電流升壓LED亮度是一個(gè)很好的方式，以減少LED的數(shù)量在照明設(shè)計(jì)與指定的輸出。更少的LED降低了設(shè)計(jì)復(fù)雜性，簡化了產(chǎn)品;但設(shè)計(jì)師應(yīng)該知道的缺點(diǎn)的。首先，LED是在更高的驅(qū)動(dòng)電流效率較低，增加（給定輸出）功耗燈具采用更少的設(shè)備。其次，更高的驅(qū)動(dòng)電流增加LED結(jié)溫，縮短設(shè)備壽命。第三，既高驅(qū)動(dòng)電流和較高的溫度已經(jīng)顯示出導(dǎo)致色度漂移遠(yuǎn)離要設(shè)計(jì)預(yù)定色點(diǎn)。這樣的漂移是難以控制，并會(huì)導(dǎo)致相同的設(shè)計(jì)，不同的投光，這可能導(dǎo)致消費(fèi)者的失望。
