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半导体

LED灯具设计的几个关键秘诀

— —如何预测LED寿命？

　　LED 灯具长寿的秘诀

　　近几年，LED作为新型节能光源在全球和中国都赢得得了很高的投资热情和极大关注，并由户外向室内照明应用市场渗透，中国也涌现出大大小小上万家LED照明企业。让LED照明大放异彩的最主要原因正是其宣扬的具有节能、环保、长寿命、易控制、免维护等特点，其中长寿面是其最突出的特点，一般LED发光寿命长达5-10万个小时，但是现实的问题是LED灯并不长寿。为什么会出现这种问题呢？有什么办法可以解决这个问题？敬请关注本文。

　　LED发光长寿命的原因

　　LED的寿命为何长呢？那就要从led的发光原理说起了。LED，即发光二极管。是一种半导固体发光器件。它是利用固体半导体芯片作为发光材料。当两端加上正向电压，直接发出红、黄、绿、青、橙、紫、白色的光。多变幻：LED光源可利用LED通短时间短和红、绿、蓝三基色原理，在计算机威廉希尔官方网站控制下实现色彩和图案的多变化，是一种可随意控制的“动态光源”。

　　白炽灯的发光机理是电能将发光钨丝进行加热而发光的，经过相当长时间的加热，钨丝就会老化甚至烧断，至此，白炽灯泡的寿命也就此告终了，而发光二极管的发光机理是由二极管特殊的组成结构决定的，二极管主要由PN结芯片、电极和光学系统组成，当在电极上加上正向偏压之后，使电子和空穴分别注入P区和N区，当非平衡少数载流子和多数载流子复合时，就会以辐射光子的形式将多余的能量转化为光能。其发光过程包括三个部分：正向偏压下的载流子注入、复合辐射和光能传输。

　　由此可见二极管主要是靠载流子的不断移动而发光的，不存在老化和烧断的现象，所以LED发光的寿命可以很长。

　　现实问题：LED灯并不长寿

　　尽管LED照明具有具有节能、环保、长寿命、易控制、免维护等特点，但颇具讽刺意味的是，我们常常听闻由于LED驱动电源本身的寿命直接拖累LED照明灯具变得并不“长寿”，极大地增加了维护/使用成本；或者驱动电源的效率不高导致LED照明灯具的能效转换比并不是想象中那么高，或者由于输出电流纹波没有得到很好的控制而影响了发光品质，使得LED照明的绿色节能优势大打折扣，甚至影响了市场普及。

　　如何预测LED寿命？

　　一切事物都有发生、发展和消亡的过程，虽然比起一般的发光器件，LED的寿命相对比较长，但也是有一定寿命的。早期的LED只是手电筒、台灯这类的礼品，用的时间不长，寿命问题不突出。但是现在LED已经开始广泛地用于室外和室内的照明之中，尤其是大功率的LED路灯，其功率大、发热高、工作时间长，寿命问题就十分突出。理论上可以10万小时的寿命，可是实际上却不可而知，那么到底问题出在哪里呢？

　　假如不考虑电源和驱动的故障，LED的寿命表现为它的光衰，也就是时间长了，亮度就越来越暗，直到最后熄灭。通常定义衰减30%的时间作为其寿命。那么LED的寿命能不能预测呢？

　　长寿命LED照明解决方案

　　1、先进封装威廉希尔官方网站解决散热问题

　　由于LED萌生的光线在封装天然树脂内反射，假如运用可以变更芯片侧面光线挺进方向的天然树脂材质反射板，则反射板会借鉴光线，使光线的抽取量急速锐减。所以，我们必须得想办法减低LED芯片的温度，从而减缓LED芯片降低温度效用的负担。保持LED的运用生存的年限，目前研究出来的办法是改善芯片外形，使用小规模芯片，关于LED的长命化，到现在为止LED厂商采取的对策是改变封装材料，同时将荧光材料散布在封装材料内，特别是硅质封装材料比传统蓝光、近紫外线LED芯片上方环氧气天然树脂封装材料，可以更管用制约材质劣化与光线洞穿率减低的速度。

　　2、高效率电源匹配LED长寿特征

　　由于拥有更高的效率与更长的使用寿命，LED的使用日益普及。因此，供电电源需要具有更高效率，至少要有与LED相同的使用寿命。就THD（总谐波失真）而言，欧洲标准EN61000-3-2对功率损耗超过25W的照明装置有严格限制。此外，这些照明装置需要满足功率因数要求。为此，需要包含有源PFC（功率因数校正），以确保输入电流与输入电压吻合。

　　本文将讨论LED驱动器满足这些要求的工作原理，并对AC/DC降压转换器如何高效地驱动30只同串的高亮度LED进行说明，本文还将提出采用隔离式AC/DC电源及一款具有动态余量控制的LM3464。

　　3、ESD保护延长LED现场使用寿命

　　随着亮度和能效的提升，延长使用寿命已经为促进基于高亮度发光二极管（HB-LED）的固态照明设计快速发展的主要因素之一。然而，并非所有HB-LED 在这些方面都旗鼓相当，制造商应用静电放电（ESD）保护的方式可能是影响HB-LED现场使用寿命的一个至关键的因素。安森美半导体的Vidya Premkumar将在本文中探讨ESD保护的重要性，阐释HB-LED模块制造商藉着最先进保护威廉希尔官方网站来确保其设计将使用寿命和质量潜能提升至最优。

　　4、元器件为LED照明护航

　　CBS25V1P50A1W是专为驱动LED路灯而设计的高效率、超长使用寿命的LED恒流驱动器模块。输出电流高达1.5A，且输出电流可以在 0~1.5A范围内任意指定，效率超过90%，不仅省电还可降低模块自热引起的温升，宽泛的输入输出电压范围，具有内置过留保护功能，确保的系统的安全可靠。应用领域：路灯、隧道灯、信号灯、安全灯；手电筒、车灯、航标灯；照明灯、庭院灯、草坪灯。

　　相对于10万小时寿命和半永久寿命的半导体器件和无源元件来说，铝电解电容器是导致LED驱动电路寿命达不到要求的关键元件。从成本和寿命两方面综合考虑，如果能做出长寿命电解电容器，使得电解电容器的寿命与LED寿命基本相同，那么，电解电容器这块LED驱动中短板相关问题就可以得到很好的解决。本文针对铝电解电容对LED驱动电路的影响提出了相关的分析。

　　长寿命LED驱动电路专用电解电容器应用特性分析

　　相对于10万小时寿命和半永久寿命的半导体器件和无源元件来说，铝电解电容器是导致LED驱动电路寿命达不到要求的关键元件。从成本和寿命两方面综合考虑，如果能做出长寿命电解电容器，使得电解电容器的寿命与LED寿命基本相同，那么，电解电容器这块LED驱动中短板相关问题就可以得到很好的解决。

　　是什么原因造成 LED等的过早损坏？原因在于LED驱动电路的可靠性不高，驱动性能不好。抛开驱动性能不好的因素，LED灯寿命短的根本原因就是驱动电路中的电子原件寿命远远低于LED的寿命。是哪个元件的寿命最短？电解电容器！

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