固態照明行業設計人員面對的一個挑戰是選擇較理想的驅動電流和LED數目，以達到性能目標。某些應用要求設計利用很少的LED使光量增至較大。在這類應用中，需要優化LED驅動電流，以便產生更多光輸出。其他應用需要高效率以及增加更多LED的靈活性。在這類應用中，這些LED可以用較低的電流驅動，因此獲得較高LED功效，同時由于LED數較多，仍可提供所需的光輸出。

作者：Osama Mannan，技術市場工程師，Future Lighting Solutions

大多數LED制造商都可為各種類型的應用提供低電流和高電流LED。表1總結了某些領先的LED制造商的較大驅動電流。

這里我們將以兩個不同案例考察兩個LED的應用。為了進行說明，將利用LUXEON Rebel和LUXEON K2 with TFFC執行較低電流范圍LED相對于較高電流范圍LED的分析。然而，同樣原理將適用于表1 中的其它LED制造商的LED。

案例1將集中于采用低LED數標準的用于高光輸出的LED。案例2將集中于使用高LED數和用于要求高效率光輸出應用的LED。


案例研究

選擇LED的三個關鍵因素是其光輸出、功效和壽命。這些重要變量在相當大的程度上受到驅動電流、LED正向電壓、結溫、散熱解決方案性能特點和LED數目的影響。可在www.futurelightingsolutions.com/ult的可用光工具（Usable Light Tool, ULT）生成具體工作條件下的兩個選擇的LED的實現性能效果。在下列比較中，我們將考慮每個LED型號的較高有效流明，即100 流明LUXEON Rebel 和200 流明LUXEON K2 with TFFC。


案例1：使用少量LED的高光通量輸出

在許多應用中，主要目的是能夠產生較大限度地擴大光量的光源。此外，如果這種光輸出可以用很少的LED的實現，這將大幅度降低成本和整個系統的復雜性。

ULT 將用來說明如何比較LUXEON Rebel 和LUXEON K2 with TFFC 以實現這個目標。三個LED均選用30℃的環境溫度，散熱器的熱阻為5℃ /W。LED可用光的計算結果如圖1 所示。

圖1 說明LUXEON K2 with TFFC LED產生627 流明的光通量輸出，而LUXEON Rebel LED產生551 流明的。在這種情況下LUXEON K2 with TFFC的優勢是能夠以比LUXEON Rebel 更高的電流驅動，從而能夠使用低LED數帶來更多的光輸出。

此外，少數LED可降低功耗水平，從而使其足夠低的5℃/W能有效地消除較高驅動電流產生的功耗。增加LED數可以防止這些LED以高出很多的電流驅動，而無需主動冷卻的幫助。因此，當LED數為低（通常在6個LED以下）時，而目標是使光輸出較大，建議使用LUXEON K2 with TFFC。

LED性能的另一個關鍵因素是壽命。圖2 用概率分布（B50，L70）說明了案例1 LED壽命計算，它是在特定電流、結溫和已過工作時間下的平均流明維持。計算機軟件、LED可靠性工具（LRT）已用來生成圖2的曲線。從軟件工具的計算結果來看，LUXEON Rebel和LUXEON K2 with TFFC的驅動電流值分別為1000mA和1400mA，而結溫為98℃和120℃，兩個LED均產生了60,000 數小時的預期壽命。


案例2：大量LED的高效率應用

一般而言，供給這些LED更多的電流會降低其功效（lm/W）。因此，許多應用都以比較大額定電流低得多的電流水平驅動LED，以便使功效增至較大。因此，為了實現高光通量輸出，需要使用更多LED。還可以假設應用需要大量LED（如街道照明、吸頂燈、壁燈），而且需要高功效規格。遵循案例1同樣的過程，每個產品系列在與案例1 相同的條件下使用了20個LED，（即30℃的環境溫度和5℃/W散熱器熱阻）。計算結果如圖3 所示。

圖3說明LUXEON Rebel實現74.8lm/W的功效值，而LUXEON K2 with TFFC實現了64.89lm/W的功效。此外，LUXEON Rebel 產生了更多光輸出。然而，這些光通量和功效差異可以歸結為不同的光通量和正向電壓值。值得注意的是，由于結溫邊界條件為135℃， 兩個LED都是以低于500mA的電流驅動的。雖然這對LUXEON Rebel是合適的驅動電流，但它對LUXEON K2 with TFFC并不太理想。以1000mA驅動LUXEON K2 with TFFC沒有利用其設計魯棒性。因此，從成本角度考慮，LUXEON Rebel是首選解決方案，因為在這個案例中使用LUXEON K2 with TFFC沒有明顯的技術優勢。

同樣，將案例2 的ULT計算結果輸入LRT軟件，并使用相同的概率分布（B50,L70），也會得出兩個LED預期為60,000小時的壽命，如圖4 所示。由于LUXEON Rebel和LUXEON K2 with TFFC的較高的熱能力，達到高達135℃的結溫不會影響這些LED的壽命，根據工具計算，它仍然維持在60,000小時的工作壽命，同時符合90%的可靠區間水平。當選擇滿足目標規格較適合的LED時，上述案例提供了關于設計權 衡的信息。很明顯案例1 利用了少量LED（通常在6個以下）顯示了如何使用高電流實現更多光輸出，因此特別適合每封裝更多流明。另一方面，在案例2 中，使用較低電流驅動的高LED數實現了高效率和高光輸出。（圖略）

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本文摘自《功率系統設計》（Power Systems Design China）2009年5/6月刊，“固態照明應用——選擇驅動電流和LED數”p34。