咱们知道,LED的中文是“发光二极管”,它从底子上来讲仅仅一种“二极管”。并且是作业在正向的二极管。曩昔只需高反压二极管,那是指高的反向击穿电压。假设作业在正向的话,那么一定是电压越高,电流越大。可是这种高压LED的最大特色却是高电压、小电流。那又是怎样一回事呢?
一. 什么是高压LED
再细心了解一下,本来它仅仅许多20mA的小功率LED串联起来,变成了所谓的高压LED。把许多小功率LED串联起来并不是什么新鲜事,其实在许多灯具里早就这样用了。仅有不同的是曩昔灯具厂商都是把现已封装好了的小功率LED串联起来。例如图1便是上海龙兴公司将80颗外表贴装的0.1W小功率LED悉数串联起来以得到高电压小电流的特性,用于LED球泡灯中。
图1. 80颗0.1W小功率LED的串联
现在则是由LED出产厂家供给一种串联好了的小功率LED,并把它称之为“高压LED”罢了。它仅仅集成LED中的一种。其实曩昔早就有各种集成的LED,以不同数量的LED串并联起来,得到各种不同功率和电压的LED。能够说最早是美国的普瑞(Bridgelux)公司就现已推出了这种集成LED了。也便是把许多小功率LED在基板上就串并联起来,以得到一颗大功率LED。他们称之为LED阵列,例如他们在2009年推出的一颗30W的LED阵列BXRA-C2000实际上是把25个1W的LED在芯片上5并5串而得来,其尺度为25.3×22.3mm发光面的直径为17.5mm(图2),正向电压16.6V,正向电流1.75A,热阻0.5°C/W。
图2. 美国普瑞公司的集成LED
高压LED和这种集成LED的首要不同在于高压LED是悉数串联,而集成LED则是串并联。集成LED的特色是在一个大晶片上选用开槽的方法,将其切开成为许多小的LED,沟槽的深度约在4-8μm,沟槽不能太宽避免减小发光面积。在开出沟槽今后,为了敷设衔接各个LED的导线,还要用绝缘层把这些沟槽填平,再依照串联或并联的要求而敷上相应的铝线。
二.高压LED的性能目标
现在只知道台湾的晶元光电正在出产这种高压LED,可是在晶元光电的网站上只查到几种电压并不太高的HV LED。其目标如下表所示:
晶元光电HVLED目标
其间并没有他们宣扬的耐压50V的高压LED。看来真实的高压LED也还没有老练。所以也无从进行定量的比较。
三. 高压LED的优缺点
那么咱们来看一下究竟这种高压LED有何优缺点。
1. 功率耗散和散热器巨细:有的报导声称1W的高压LED的电压为50V,电流为20mA;而一般低压的1W LED电压为3V,电流为350mA,所以“相同输出功率的高压LED在作业时耗散的功率要远低于低压LED,这意味着散热铝外壳的本钱可大大下降。”,这个说法显然是不成立的。耗散功率的巨细首要由LED的发光功率决议,而不是由其标称功率决议。标称功率不等于输入功率。假设要决议散热器的巨细,应当是在相同的发光功率来核算。一般以为关于现在100lm/W的发光功率来说,其真实的电光功率(便是由电能变成光能的功率)只需30%左右,便是只需30%的电能转化为光能,其他的70%的电能都转化为热能而需求经过散热器散去。所以关于具有相同发光功率的1W高压LED和一般低压LED来说,其变成热能的部分都是0.7W,需求经过散热器散去。所以这种高压LED所需求的散热器巨细在相同的输入功率和相同的驱动电源功率的情况下是不会有什么不同的。
2. AC/DC转化器的功率:在同文中以为“输入和输出压差越低,AC到DC的转化功率就越高”。该文还以为由于220V输入时,高压LED只需4个串联便是200V,和220V只差20V。而用低压LED,即便是10个串联正向压降也只需30V,和220V相差很大。所以“如选用高压LED,变压器的功率就能够得到大大进步,然后可大幅下降AC-DC转化时的功率丢失,这一热耗削减又可进一步下降散热外壳的本钱。”
实际上做过AC/DC恒流驱动的人都知道,AC/DC转化器的功率几乎是和最终的输出电压没有什么关系。或许变压器次级的电流大了会添加一些铜损,可是这是很小的,还不至于影响到散热器的规划。真实影响AC/DC转化器的功率的要素还有许多,例如非阻隔的转化器功率就比阻隔型转化器的功率要高许多(由于一般非阻隔转化器底子就不必变压器,只需选用了变压器,不论变比是多少,都会大大下降功率);此外,阻隔型反激式的输出整流二极管的损耗也会影响功率,为了进步整流二极管的功率最好选用肖特基二极管,而假设输出是200V高电压,那么是很难买到这种高压肖特基二极管,即便买到其价格也是很高的,假设选用相同低效的一般整流二极管,那么其功率也不或许进步。。所以以为输出电压高,能够大大下降转化器的功率丢失,乃至也能下降散热器的本钱的说法也是不确切的。
3. “高压LED减小了LED的面积”,确实如此。例如:关于一个36W的LED,假设选用36个1W的LED那么就会占有很大的面积,而假设做一个集成的36W高压LED,那么就只需很小的面积(图3)。这个看上去是长处,但假设从散热的观念来看就未必是长处。由于假设二者的发光功率相同的话,那么它们即将发出的热量是相同的。而在一个很小的面积里要发出出许多的热量,这在散热器的规划中将是一个大难题。
图3. 集成LED和一般LED在面积上的不同
实际上,集成LED的出产厂商现已注意到这个问题,并且做了许多改进。首先是减小其热阻。一般的1WLED的热阻大约在6-9°C/W,而集成LED的热阻能够减小到2°C/W乃至更小。其次它的背板改用紫铜,以改进其导热。但是这些方法并不能从底子上改进小面积高热量这个根本情况。为了快速地将热量导出,仅有的方法是选用热管。而这反而会添加散热器的本钱。相同,由于高压LED的底板选用了紫铜,那么和它直触摸摸的散热器部分也有必要选用紫铜而不能选用铝,由于二者的膨胀系数不同,直触摸摸会发生缝隙而影响导热。假设选用紫铜散热器就会添加本钱。所以这种高压LED不只不会下降散热器的本钱,反而会添加散热器的本钱。