高壓LED的優(yōu)缺點探討

　　那么我們來看一下到底這種高壓LED有何優(yōu)缺點。

　　1、功率耗散和散熱器大?。河械膱蟮佬Q1W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。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)稱功率決定。標(biāo)稱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。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)動電源效率的情況下是不會有什么差別的。

　　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)為因為220V輸入時，高壓LED只要4個串聯(lián)就是200V，和220V只差20V。而用低壓LED，即使是10個串聯(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，從而可大幅降低AC-DC轉(zhuǎn)換時的功率損失，這一熱耗減少又可進一步降低散熱外殼的成本。” 實際上做過AC/DC恒流驅(qū)動的人都知道，AC/DC轉(zhuǎn)換器的效率幾乎是和最后的輸出電壓沒有什么關(guān)系。可能變壓器次級的電流大了會增加一些銅損，但是這是很小的，還不至于影響到散熱器的設(shè)計。真正影響AC/DC轉(zhuǎn)換器的效率的因素還有很多，例如非隔離的轉(zhuǎn)換器效率就比隔離型轉(zhuǎn)換器的效率要高很多(因為通常非隔離轉(zhuǎn)換器根本就不用變壓器，只要采用了變壓器，不管變比是多少，都會大大降低效率);此外，隔離型反激式的輸出整流二極管的損耗也會影響效率，為了提高整流二極管的效率最好采用肖特基二極管，而如果輸出是200V高電壓，那么是很難買到這種高壓肖特基二極管，即使買到其價格也是很高的，如果采用同樣低效的普通整流二極管，那么其效率也不可能提高。。所以認(rèn)為輸出電壓高，可以大大降低轉(zhuǎn)換器的功率損失，甚至也能降低散熱器的成本的說法也是不確切的。

　　3、“高壓LED減小了LED的面積”，的確如此。例如：對于一個36W的LED，如果采用36個1W的LED那么就會占據(jù)很大的面積，而如果做一個集成的36W高壓LED，那么就只要很小的面積(圖3)。這個看上去是優(yōu)點，但如果從散熱的觀點來看就未必是優(yōu)點。因為假如二者的發(fā)光效率相同的話，那么它們將要散發(fā)的熱量是相同的。而在一個很小的面積里要散發(fā)出大量的熱量，這在散熱器的設(shè)計中將是一個大難題。

　　圖3.集成LED和普通LED在面積上的差別

　　實際上，集成LED的生產(chǎn)廠商已經(jīng)注意到這個問題，而且做了很多改進。首先是減小其熱阻。一般的1WLED的熱阻大約在6-9°C/W，而集成LED的熱阻可以減小到2°C/W甚至更小。其次它的背板改用紫銅，以改進其導(dǎo)熱。然而這些措施并不能從根本上改善小面積高熱量這個基本狀況。為了快速地將熱量導(dǎo)出，唯一的辦法是采用熱管。而這反而會增加散熱器的成本。同樣，由于高壓LED的底板采用了紫銅，那么和它直接接觸的散熱器部分也必須采用紫銅而不能采用鋁，因為二者的膨脹系數(shù)不同，直接接觸會產(chǎn)生縫隙而影響導(dǎo)熱。如果采用紫銅散熱器就會增加成本。所以這種高壓LED不僅不會降低散熱器的成本，反而會增加散熱器的成本。

　　4、“高壓LED可以根本不需要變壓器”。在不少的報道中都把高壓LED和AC-LED相提并論。所以認(rèn)為高壓LED可以根本不需要恒流電源(圖4)。

　　圖4.通常把高壓LED和AC-LED相提并論