高壓LED面臨的問題及對策解析

自從高壓LED這一名詞出現(xiàn)之后，毫無疑問它是一種全新的LED品種，而且具有很多優(yōu)點。甚至有人會認(rèn)為它將使今天的“低壓LED”將淡出未來的LED通用照明市場而“高壓LED”將主導(dǎo)未來的LED通用照明，真的是這樣嗎?下面我們就先來看看所謂的“高壓LED”是怎么一回事?

一、什么是高壓LED?

對于高壓LED來講我想大家已經(jīng)不在陌生了，那么到底怎么理解高壓LED呢?其實它早已悄無聲息的鉆入了大家的燈具，VF值為3.2V左右的光源早已十分成功的應(yīng)用到不計其數(shù)的燈具里面呢，其實你用多只LED串聯(lián)的做法也是就是第一種高壓LED的應(yīng)用;而第二種呢，也就是LED上游芯片廠家通過特殊工藝制程將多顆VF值在3.2V左右的LED芯片串聯(lián)方式聯(lián)接做在一片基片上面，引出“+”“-”兩個PAD ,又叫做高壓LED芯片，封裝廠家拿芯片后，最后制做成高壓的LED 光源。如下圖1、圖2所示。

二、高壓LED的優(yōu)劣勢分析

1.我們先來了解一下這種高壓LED有何優(yōu)點。

(1)高光效。它是由多芯小芯片串接而成，通過實際測試光效與普通的同瓦數(shù)的光源要高出5-10%.

(2)電源要求低。電源的價格和故障率居高不下是近年來一直阻礙行業(yè)發(fā)展的首要問題，而高壓LED呢，有著先天的優(yōu)勢，可以通過少量個數(shù)的光源搭配線性恒流驅(qū)動器就可以完美的實現(xiàn)LED高效安全穩(wěn)定的工作。

(3)線性電源結(jié)合省成本。說到這可能會有人會說線性恒流的電源效率低，其實是要看你怎么去用，近兩年以來市面上出現(xiàn)了不少的線性恒流驅(qū)動IC 性能都還不錯，筆者曾經(jīng)測試過一款叫做RY8201的線性恒流IC其效率可達(dá)0.9以上。由于線性恒流IC的體積較小，周邊元件少等絕對優(yōu)勢可以將電源驅(qū)動部分直接制做在PCB上面，從而省去了裝電源倉的空間及裝電源(還要對電源做絕)等相關(guān)的環(huán)節(jié)，從而使得成本控制、倉儲、產(chǎn)能、交期等各項成本的優(yōu)越性突顯。

(4)光源部分的優(yōu)越性。由于傳統(tǒng)低VF值的光源是通過N多只串并后使用的，焊接人工成本居高不下，且焊接不良的產(chǎn)品層出不窮，從而影響產(chǎn)能及帶來不少的二次成本。

(5)光衰。由于傳統(tǒng)的光源是通過N串N并的方式制成，眾所周知，VF不一致的光源并在一起，會造成各光源上所加載的電源有所不同，從而造成部分光源提前老化或死燈，從而造成整燈的光衰加速。而高壓燈珠是采多串的方式，輕松解決這些問題。

2.我們在看一下這種高壓LED所存在的不足。

(1)成本高。由于各上游芯片廠家的技術(shù)的成熟度及芯片的沒有大規(guī)模批量生產(chǎn)從而使得芯片目前還居高不下，另外還有原有的封裝企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備無法對高壓光源直接進(jìn)行分光分色，也是造成本偏高的一個因素，不過通過技術(shù)的日漸成熟、大規(guī)模具的量產(chǎn)及設(shè)備的改進(jìn)將很快打破這一格局。

(2)功率耗散和散熱器問題。有的報道宣稱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。”這個說法顯然是不成立的。如果要決定散熱器的大小，應(yīng)當(dāng)是在同樣的發(fā)光效率來計算。通常認(rèn)為對于目前100lm/W的發(fā)光效率來說，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)過散熱器散去。所以對于具有同樣發(fā)光效率的1W高壓LED和普通低壓LED來說，其變成熱能的部分都是0.7W,需要通過散熱器散去。

(3)產(chǎn)品的非隔離的應(yīng)用，去電源化勢必要經(jīng)過去電源化的過程，因此產(chǎn)品大多無法脫離市電，因此會造成直整個回路的帶電。不過，塑料包鋁及陶瓷散熱，導(dǎo)熱塑料等者是不錯的選擇。

三、高壓LED的性能指標(biāo)分析

目前了解的這種高壓LED其主要的性能指標(biāo)如下表所示：

四、高壓LED面臨的問題及對策

不管是普通的LED還是高壓LED都不可避免地要面臨散熱設(shè)計和工作可靠性的問題。然而對于如何解決這些問題也是很多人一直在關(guān)注的。

先從成本、市場的角度考慮，高壓LED作為照明光源， LED器件產(chǎn)品應(yīng)用到路燈上，技術(shù)上的特殊要求主要是要結(jié)合LED光強和發(fā)光角度來設(shè)計，另外由于多顆LED組合，出光設(shè)計方面要兼顧照射面域，燈具方面需要重點考慮散熱的有效性。

高壓LED燈與普通燈的對比最主要的解決對策如下：

優(yōu)勢：節(jié)能、環(huán)保，易于和低壓適配，也可和太陽能系統(tǒng)直接配套，無需額外的逆變、轉(zhuǎn)換過程，能達(dá)到最大的能源利用率。

不足：照明角度偏小、不均勻，顏色顯色指數(shù)偏低，光學(xué)、散熱設(shè)計復(fù)雜。

技術(shù)上的不足：當(dāng)前技術(shù)下的光通量還不夠，光效太低，品質(zhì)難以保證。

解決措施：LED產(chǎn)品應(yīng)用于路燈需要專門的設(shè)計，也需要專門的標(biāo)準(zhǔn)(用傳統(tǒng)光源的測試數(shù)據(jù)來評價LED光源往往并不客觀)。

總之，高壓LED不失為一種具有特點的LED,它可以增加使用者的選擇。由太陽能供電的燈具系統(tǒng)里，本來就是低壓直流的電源，當(dāng)然也就會直接采用低壓直流的LED了。所以各種LED都會存在，只是供給不同的場合罷了。