LED的光衰補償方案

大功率LED發(fā)光性能會隨時間和溫度衰退已為人們所認識，這是大功率LED照明當前面臨的一個重要要問題。由于大功率LED的價格還比較高，要想通過LED獲得相對其它光源更好的投資回報，就必須靠長壽命同時盡可能節(jié)省電費來彌補燈具的高價格。目前國內大功率LED照明為解決光衰問題，通常的做法是在燈具達到預期壽命前，燈具提供超過需要的光通量，在燈具的使用過程中光通量逐步降低，當燈具到達預期壽命時燈具的光通量接近實際需要值。這種做法雖然簡單，但無疑浪費了電能，過度照明也影響了燈具的壽命，因此找到更好的光衰解決辦法是很有意義的。

從LED的正常使用看，影響LED壽命的最主要的因素就是熱。熱量的來源，主要是LED產生的熱,大功率LED將20-30%的電能轉換成光，70%左右的轉換成了熱量，另外如果驅動器采用內置的方法，驅動器的損耗也會增加LED的熱量。熱量的積累使得溫度升高，溫度升高使得芯片的性能衰退、材料老化、變性。當前，大功率LED的光衰主要還是由芯片自身決定的，另外應用不當(供電不當、散熱不良等)也是引起光衰的原因，如圖1。

LED的光衰是和它的結溫有關，所謂結溫就是半導體PN結的溫度，結溫越高越早出現光衰，也就是壽命越短。從圖1可以看出，假如結溫為105度，亮度降至70%的壽命只有一萬多小時，95度就有2萬小時，而結溫降低到75度，壽命就有4萬小時，65度時更可以延長至9萬小時。所以延長壽命的非常關鍵的一點就是要降低結溫。但事實上由于燈具本身個體大小以及成本控制的因素，LED的結溫一般比較難控制在一個比較低的值，光衰的情況始終是LED燈具設計中揮之不去的陰影。對于一顆特定的LED芯片，傳統(tǒng)的方案為將輸出電流設定在滿足LED光源額定壽命到來時的流明要求對應的值。這樣會使得剛開始使用時LED燈輸出的流明數為額定的130%以上甚至更高，如圖2。

因此傳統(tǒng)LED照明設計，在燈具壽命前燈具始終處于過度照明的狀態(tài)，對于新燈來說過照明甚至可能達到30%以上，而通過智能光衰補償方式，可以使燈具在壽命周期內恒定工作在用戶需要的光通量狀態(tài)，將過度照明浪費的能源節(jié)省下來，同時也延長了光源和驅動器的壽命。

英飛特電子提出一種新的通過智能控制來解決光衰補償的解決方案。

首先根據LED芯片的溫度從LED芯片的datasheet上得到LED的光衰特性曲線,建立數學模型。然后通過控制芯片的內部計算得到如下圖所示的輸出電流緩慢增加的曲線。LED驅動器能夠控制自身輸出的電流隨著LED光源累計照明時間增加而增大，進而實現隨累計照明時間的增加而增加LED光源輸出的光通量，實現光衰補償，從而保證LED光源輸出的光通量能夠隨累計照明時間的增加始終恒定在被照射區(qū)域需要的量，如圖3?？刂频幕究驁D，如圖4。

光衰補償控制器包含一個補償設計單元，一個定時控制單元和一個輸出單元。輸出通過控制驅動器電流反饋控制中的參考電平，使得驅動器的輸出電流能夠隨著控制器的設計變化。而外部的Rset可以用來設定不同的補償曲線，如圖5。

另外，對于現有的沒有內置光衰補償的LED驅動器，只要驅動器能夠被0-10V調光，則可以通過外置的光衰補償控制器來實現光衰補償，具體實現方式，如圖6。

英飛特電子提出的這種光衰補償技術，與現有早期過度照明補償光衰的方法相比，在驅動LED光源時，不需要預留電流，進而節(jié)約能源，延長燈具壽命，設計合理還可以實現降低燈具光源的成本。通過改變所述光衰調節(jié)線上的電阻，使得同一個LED驅動裝置在驅動不同光衰速率的LED光源時能實現不同的光衰補償特性，提高了裝置的通用性。另外，如果要實現更為精確的光衰補償，英飛特可以在出廠前為客戶提前在控制器中寫入定制的程序。而在不久的將來，這種光衰補償控制器將可以和其它功能的控制器集成在一起，實現更多功能的LED控制。