茅于海：高壓LED的優(yōu)缺點(diǎn)
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最近很多網(wǎng)站都大肆報(bào)道一種“高壓LED”，認(rèn)為它是一種全新的LED品種，而且具有很多優(yōu)點(diǎn)，甚至認(rèn)為它將使“今天的低壓LED將淡出未來(lái)的LED通用照明市場(chǎng)”而高壓LED將“主導(dǎo)未來(lái)的LED通用照明”，真的是這樣嗎?
本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/221806.htm我們知道，LED的中文是“發(fā)光二極管”，它從根本上來(lái)講只是一種“二極管”。而且是工作在正向的二極管。過(guò)去只有高反壓二極管，那是指高的反向擊穿電壓。如果工作在正向的話(huà)，那么一定是電壓越高，電流越大。可是這種高壓LED的最大特點(diǎn)卻是高電壓、小電流。那又是怎么一回事呢?
一. 什么是高壓LED
再仔細(xì)了解一下，原來(lái)它只是很多20mA的小功率LED串聯(lián)起來(lái)，變成了所謂的高壓LED。把很多小功率LED串聯(lián)起來(lái)并不是什么新鮮事，其實(shí)在很多燈具里早就這樣用了。唯一不同的是過(guò)去燈具廠(chǎng)商都是把已經(jīng)封裝好了的小功率LED串聯(lián)起來(lái)。例如圖1就是上海龍興公司將80顆表面貼裝的0.1W小功率LED全部串聯(lián)起來(lái)以得到高電壓小電流的特性，用于LED球泡燈中。
圖1. 80顆0.1W小功率LED的串聯(lián)
現(xiàn)在則是由LED生產(chǎn)廠(chǎng)家提供一種串聯(lián)好了的小功率LED，并把它稱(chēng)之為“高壓LED”而已。它只是集成LED中的一種。其實(shí)過(guò)去早就有各種集成的LED，以不同數(shù)量的LED串并聯(lián)起來(lái)，得到各種不同功率和電壓的LED?？梢哉f(shuō)最早是美國(guó)的普瑞(Bridgelux)公司就已經(jīng)推出了這種集成LED了。也就是把很多小功率LED在基板上就串并聯(lián)起來(lái)，以得到一顆大功率LED。他們稱(chēng)之為L(zhǎng)ED陣列，例如他們?cè)?009年推出的一顆30W的LED陣列BXRA-C2000實(shí)際上是把25個(gè)1W的LED在芯片上5并5串而得來(lái)，其尺寸為25.3x22.3mm發(fā)光面的直徑為17.5mm(圖2)，正向電壓16.6V，正向電流1.75A，熱阻0.5°C/W。
圖2. 美國(guó)普瑞公司的集成LED
高壓LED和這種集成LED的主要差別在于高壓LED是全部串聯(lián)，而集成LED則是串并聯(lián)。集成LED的特點(diǎn)是在一個(gè)大晶片上采用開(kāi)槽的方法，將其切割成為很多小的LED，溝槽的深度約在4-8μm，溝槽不能太寬以免減小發(fā)光面積。在開(kāi)出溝槽以后，為了敷設(shè)連接各個(gè)LED的導(dǎo)線(xiàn)，還要用絕緣層把這些溝槽填平，再按照串聯(lián)或并聯(lián)的要求而敷上相應(yīng)的鋁線(xiàn)。二.高壓LED的性能指標(biāo)
目前只知道臺(tái)灣的晶元光電正在生產(chǎn)這種高壓LED，但是在晶元光電的網(wǎng)站：http://www.epistar.com.tw/_chinese/01_product/03_prodetail_03.php?MID=3AID=2
上只查到幾種電壓并不太高的HV LED。其指標(biāo)如下表所示：
晶元光電HVLED指標(biāo)
其中并沒(méi)有他們宣傳的耐壓50V的高壓LED。看來(lái)真正的高壓LED也還沒(méi)有成熟。所以也無(wú)從進(jìn)行定量的比較。
三. 高壓LED的優(yōu)缺點(diǎn)
那么我們來(lái)看一下到底這種高壓LED有何優(yōu)缺點(diǎn)。
1. 功率耗散和散熱器大?。河械膱?bào)道宣稱(chēng)1W的高壓LED的電壓為50V，電流為20mA;而普通低壓的1W LED電壓為3V，電流為350mA，所以“同樣輸出功率的高壓LED在工作時(shí)耗散的功率要遠(yuǎn)低于低壓LED，這意味著散熱鋁外殼的成本可大大降低。”(見(jiàn) http://lights.ofweek.com/2011-05/ART-220001-8300-28467171.html)，這個(gè)說(shuō)法顯然是不成立的。耗散功率的大小主要由LED的發(fā)光效率決定，而不是由其標(biāo)稱(chēng)功率決定。標(biāo)稱(chēng)功率不等于輸入功率。如果要決定散熱器的大小，應(yīng)當(dāng)是在同樣的發(fā)光效率來(lái)計(jì)算。通常認(rèn)為對(duì)于目前100lm/W的發(fā)光效率來(lái)說(shuō)，其真正的電光效率(就是由電能變成光能的效率)只有30%左右，就是只有30%的電能轉(zhuǎn)換為光能，其余的70%的電能都轉(zhuǎn)換為熱能而需要經(jīng)過(guò)散熱器散去。所以對(duì)于具有同樣發(fā)光效率的1W高壓LED和普通低壓LED來(lái)說(shuō)，其變成熱能的部分都是0.7W，需要通過(guò)散熱器散去。所以這種高壓LED所需要的散熱器大小在同樣的輸入功率和同樣的驅(qū)動(dòng)電源效率的情況下是不會(huì)有什么差別的。
2. AC/DC轉(zhuǎn)換器的效率：在同文中認(rèn)為“輸入和輸出壓差越低，AC到DC的轉(zhuǎn)換效率就越高”。該文還認(rèn)為因?yàn)?20V輸入時(shí)，高壓LED只要4個(gè)串聯(lián)就是200V，和220V只差20V。而用低壓LED，即使是10個(gè)串聯(lián)正向壓降也只有30V，和220V相差很大。所以“如采用高壓LED，變壓器的效率就可以得到大大提高，從而可大幅
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