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一、剛剛開始起步成本高
照明成本不僅涉及燈具的初始成本，還涉及燈具所消耗的能源成本，燈具無法正常工作時更換燈具所需的勞動成本，以及所需燈具更換的平均頻率。從這一概念出發(fā)就很容易理解，為什么LED光源是白熾燈光源價格的50倍左右時，LED交通信號燈的市場就開始啟動，而當達到28倍時，就已形成新興產(chǎn)業(yè)。目前半導體照明主要以光色照明和特殊照明為主，以后將向普通照明擴展。具體來講，近幾年內，半導體照明市場將廣泛應用在各種信號燈、景觀照明、櫥窗照明、建筑照明、廣場和街道的美化、家庭裝飾照明、公共娛樂場所美化和舞臺效果照明等領域。事實上，我們身邊已經(jīng)隨處可見它的身影：電腦顯示燈、手機按鍵和屏幕的背光源、汽車尾燈、建筑物燈光、交通信號燈……等等。
二、不一致性帶來的問題：
理論上LED都一樣，都是能發(fā)光的二極管，而實際上所有LED的電性能都是有差異的，眾多的廠家都在搶生產(chǎn)進度、抓數(shù)量；每個廠家的生產(chǎn)工藝是不一致的，甚至相差很大，就是同一廠家的不同時間的工藝都是有差異的；生產(chǎn)發(fā)光二極管的半導體材料的純度要求非常高，不同廠家使用的半導體原材料的純度是有差異的，這就使LED的發(fā)光強度與驅動電流是不完全相同的，或者相差很大，而且耐過電流能力和發(fā)熱的差異也就自然而然的不同了；由于封裝工藝和封裝材料的不同，使得整體的散熱能力是不一樣的，所有的廠家都在研究和開發(fā)新材料，以求解決組合材料的熱彭脹與散熱的問題。由此不難看出,LED發(fā)光二極管在短期內仍存在個體之間的很大的差異，如果每個燈只用一個LED，那是很好控制的，而且是真正的長壽命，例如電視機、DVD上的電源指示燈就是如此；而當我們用LED制作照明燈具時，就不是用單個的LED，而是用多個，或上百上千個LED排成陣列接入電路，再者，需要的亮度就不是指示燈所能做到的，而電流大了、小了亮度都要減弱，且會使壽命大打折扣，甚而致于未出廠就壞掉了；因LED的差異性總是存在的，在多個LED組成的連路中，當有幾個壞掉時(通常是短路)，會使電流增大而損壞其他的LED。這就是不一致性帶的結果，也是制約其發(fā)展的因素之一。
三、驅動電路復雜成本高、故障率高
a.在電壓匹配方面，LED不象普通的白熾燈泡，可以直接連接220V的交流市電。LED是2--3.伏的低電壓驅動，必須要設計復雜的變換電路，不同用途的LED燈，要配備不同的電源適配器。
b.在電流供應方面，LED的正常工作電流在15mA-18mA，供電電流小于15mA時LED的發(fā)光強度不夠，而大于20mA時，發(fā)光了強度也會減弱，同時發(fā)熱大增，老化加快、壽命縮短，當超過40mA時會很快損壞。為了延長LED照明燈的使用壽命，簡易電源是不能使用的，而常用集成電路電源、電子變壓器、分離元件電源等，但都要設計恒流源電路和恒壓源電路供電的方式，大電流驅動時，要配大功率管或可控硅器件，另加保護電路，這樣就使LED的電源供應器電路很復雜，故障率增加。元件成本、生產(chǎn)成本、服務成本都將升高。而目前LED本身的成本就高，加上電源的成本，這就大大地限制了市場的競爭力與購買群體，LED照明燈的優(yōu)勢大打折扣，這也是制約其發(fā)展與普及的又一關鍵問題。
四、解決問題的方法與可行性分析：
解決問題的方法可用自復位過流保護器WHPTC元件
如果用WHPTC過流保護器作保護，將是另外一種結果，從原理可知，當電路的電流超過規(guī)定值時會訊速的自動保護，在排除故障后又自動復位，無需人工更換。對LED而言，電壓的變化不是LED損壞的直接原因，而電流的增大才是LED的真正殺手。顯而易見，利用WHPTC的這個特性，在LED的電路保護上具有絕對的優(yōu)勢，讓簡易電源供電變?yōu)楝F(xiàn)實。實踐證明，在LED電路出現(xiàn)故障以前就有效保護了。在簡易電源上，這個優(yōu)勢特別突出。對如下3圖分析可見，因有了WHPTC后可省去恒流、恒壓電路， LED的質量也提高了。器件成本、生產(chǎn)成本、故障率、服務成本等，都大大降低。也大大增加了產(chǎn)品的市場競爭力。所以誰先使用WHPTC，誰先占領市場?！ ?/P>
使用WHPTC前后的拓撲結構比較圖
淺談LED產(chǎn)品老化
我們在應用LED時經(jīng)常會出現(xiàn)這樣種問題，LED焊在產(chǎn)品上剛開始的時候是正常工作的，但點亮一段時間以后就會出現(xiàn)暗光、閃動、故障、間斷亮等現(xiàn)象，給產(chǎn)品帶來嚴重的損害。引起這種現(xiàn)象的原因大致有：
1．應用產(chǎn)品時，焊接制程有問題，例如焊接溫度過高焊接時間過長，沒有做好防靜電工作等，這些問題95％以上是封裝過程造成。
2．LED本身質量或生產(chǎn)制程造成。 預防方法有：
1.做好焊接制程的控制。
2.對產(chǎn)品進行老化測試。
老化是電子產(chǎn)品可靠性的重要保證，是產(chǎn)品生產(chǎn)的最后必不可少的一步。LED產(chǎn)品在老化后可以提升效能，并有助于后期使用的效能穩(wěn)定。LED老化測試在產(chǎn)品質量控制是一個非常重要的環(huán)節(jié)，但在很多時候往往被忽視，無法進行正確有效的老化。LED老化測試是根據(jù)產(chǎn)品的故障率曲線即浴盆曲線的特征而采取的對策，以此來提高產(chǎn)品的可靠性，但這種方法并不是必需的，畢竟老化測試是以犧牲單顆LED產(chǎn)品的壽命為代價的。
LED老化方式包括恒流老化及恒壓老化。恒流源是指電流在任何時間都恒定不變的。有頻率的問題，就不是恒流了。那是交流或脈動電流。交流或脈動電流源可以設計成有效值恒定不變，但這種電源無法稱做「恒流源」。恒流老化是最符合LED電流工作特征，是最科學的LED老化方式；過電流沖擊老化也是廠家最新采用的一種老化手段，通過使用頻率可調，電流可調的恒流源進行此類老化，以期在短時間內判斷LED的質量預期壽命，并且可挑出很多常規(guī)老化無法挑出的隱患LED。
有效防止高溫失靈-PTC熱敏電阻用作LED限流器 近年來，發(fā)光二極管(簡稱LED)的發(fā)展已取得巨大進步：已從純粹用作指示燈發(fā)展為光輸出達100流明以上的大功率LED。不久之后，LED照明的成本將降至與傳統(tǒng)冷陰極熒光燈(簡稱CCFL)類似的水平。這使得人們對LED的下述應用興趣日濃： 汽車照明燈、建筑物內外的LED光源、以及筆記本電腦或電視機LCD屏的背光。
大功率LED技術的發(fā)展提高了設計階段對散熱的要求。就像所有其它半導體一樣，LED不能過熱，以免加速輸出的減弱，或者導致最壞狀況：完全失效。與白熾燈相比，雖然大功率LED具有更高效率，但是輸入功率中相當大的一部分仍變成熱能而非光能。因而，可靠的運作就需要良好的散熱，并要求在設計階段就考慮高溫環(huán)境。
設計LED驅動電路尺寸時，也必須考慮溫度因素：必須選擇其正向電流，以確保即使環(huán)境溫度達到最高值，LED芯片也不會過熱。隨著溫度的升高，就需要通過降低最高容許電流，即降低額定值，來實現(xiàn)降溫。LED制造商把降額曲線納入其產(chǎn)品規(guī)格中。有關此類曲線，參見圖1。
 圖1 LED降頻曲線 利用無溫度依賴性的電源運行LED存在弊端：在高溫區(qū)域內，LED則超出規(guī)格范圍運行。此外，當處于低溫區(qū)域時，照明源就由明顯低于最大容許電流(參見圖1紅色曲線)的電流供電。如圖1的綠色曲線所示，通過LED驅動電路中的正溫度系數(shù)熱敏電阻(簡稱PTC熱敏電阻)來控制LED電流是一個重大改進。這至少可以帶來下列好處：
*在室溫下增加正向電流，從而增加光輸出
*因為可以減少LED使用量，所以可以使用價格較低的驅動集成電路(簡稱IC)乃至一個不帶溫度管理的驅動電路來節(jié)約成本
*實現(xiàn)無需IC控制的驅動電路設計，此電路亦可使LED電流隨溫度改變
*能夠使用較便宜減額值較高安全裕量較小的LED
*過熱保護功能提高了可靠性
*帶散熱片的熱機械設計更為簡單
大多數(shù)LED用驅動電路形式具有一個共同點：即流經(jīng)LED的正向電流是通過固定電阻進行設置(參見圖2)。一般說來，流經(jīng)LED ILED的電流取決于Rout，即ILED ~ 1/Rout。由于Rout不隨溫度而變，因此LED電流也不受溫度影響。
將固定電阻換成隨溫度變化的電路，即可實現(xiàn)對LED電流的溫度管理。下列圖表闡明了如何使用PTC熱敏電阻來改善標準電路。
示例1：有反饋回路的恒流源
圖2中電路1為常用的驅動電路。其恒流源包括一條反饋回路。當調節(jié)電阻兩端的反饋電壓達到因IC而異的VFB時，LED電流就不變了。LED電流因而被穩(wěn)定在ILED=VFB/Rout。
 圖2 LED的傳統(tǒng)驅動方式
圖3所示為上一電路改良型：此電路借由PTC熱敏電阻，生成隨溫度變化的LED電流。通過正確選擇PTC熱敏電阻、Rseries以及Rparallel，此電路與專用驅動IC和LED組合相匹配。其中，LED電流可經(jīng)由下列方程式計算得出：
圖3所示電路闡明了LED電流(參見圖3)的溫度依賴性。與針對最高運行溫度為60度的恒流源相比較，使用PTC熱敏電阻后LED電流可在0度和40度之間提升達40%，并且LED亮度也能提高同等百分比。
 圖3 采用PTC熱敏電阻的溫度監(jiān)測和電流降頻
示例2：調節(jié)電阻與LED無串聯(lián)的恒流源
圖2所示電路2為另一常見的恒流源電路：電流通過連接驅動IC的電阻得以確定。然而在這種情況下，調節(jié)電阻并未與LED串聯(lián)。Rset和ILED之間的比率由IC規(guī)格明確。因此，運用20KΩ的串聯(lián)電阻和TLE4241G型驅動IC，最終產(chǎn)生的LED電流為30mA。圖4所示為標準電路改良型，其中也含有一個PTC熱敏電阻，盡管此處采用WHPTC熱敏電阻。在感測溫度，元件電阻可達4.7KΩ，且容許誤差值為±5℃(標準系列)或±3℃(容許誤差值精確系列)。
圖4所示為隨外界溫度而變化的LED電流。固定電阻Rseries容許誤差范圍小，在低溫時支配總電阻。只有在低于PTC熱敏電阻的感測溫度大約15 K時，由于PTC熱敏電阻的阻值開始增加，電流才會開始下降。在感測溫度(總電阻=Rseries+RPTC=19.5KΩ+4.7KΩ=24.2KΩ)時的電流大約為23mA。PTC電阻在溫度更高時急劇上升，迅速引發(fā)斷路，從而避免因溫度過高出現(xiàn)故障。
 圖4 無分流測量之溫度記錄
示例3：無IC簡單驅動電路
如圖2所示電路3，LED也可在無驅動IC的情況下工作。圖示電路是通過車用電池驅動單一200mA LED。穩(wěn)壓器生成5 V的穩(wěn)定電源電壓Vstab，以避免電源電壓出現(xiàn)波動。LED在Vstab處運作，電流則通過與LED串聯(lián)的電阻元件Rout決定。在這類電路中，通過下一則等式可算出獨立于溫度的正向電流，在此等式中，VDiode是一個LED的正向電壓：
另一做法是將WHPTC的徑向引線式PTC熱敏電阻以及兩個固定電阻相組合后，替代上述固定電阻，如圖所示。
由于LED電流的絕大部分流經(jīng)PTC熱敏電阻本身，因此需要選擇一個較大的徑向引線式元件。PTC將因為流經(jīng)電阻本身的電流而導致發(fā)熱，因此會一直減少電流，無論環(huán)境溫度為何(如圖5所示)。并聯(lián)兩個或更多片式PTC熱敏電阻會將電流分流，但此方案仍存在局限性。
 圖5 無需IC的溫度補償驅動電路
電流值主要是通過適當選擇兩個固定電阻來設置的。這兩個電阻也在改進電路方面也起到重要作用，因為它們將產(chǎn)生的LED正向電流的允差保持在較低水平。這在正常工作溫度范圍內尤其重要，因為此時PTC熱敏電阻本身的阻值允差仍較高。第二個并聯(lián)固定電阻也能確保PTC不會在極端高溫情況下徹底關閉LED，因此，電流不會降至低于下列等式計算的所得值：
這項性能在例如汽車電子這樣的應用中極其重要，因為安全要求不允許照明燈徹底關閉。
背景資料：LED的溫度依賴性
像所有半導體一樣，LED的最高容許結點溫度不能超過，以免導致過早老化或者完全失效。如果結點溫度要保持在臨界值以下，那么外界溫度升高時，最高容許正向電流則必須下降。不過，如果運用散熱器，在特定的外界溫度時正向電流可以增加。LED的光輸出隨著芯片結點溫度的升高而下降。上述情況主要發(fā)生在紅色和黃色LED，白色LED則與溫度關系較小。光照效率和正向電流保持同步增長，不過，安裝在結層和環(huán)境之間的LED所具備的高熱阻率可以降低乃至逆轉這種作用，這是因為隨著結點溫度的上升，發(fā)射光會降低。
此外，當結點溫度上升且LED正向電壓與溫度保持同步增長時，發(fā)射光的主波長會以+0.1 nm / K的典型速率增長。 各種白光LED驅動電路特性評比 1996年，日亞化學的中村氏發(fā)現(xiàn)藍光LED之后，白光LED就被視為照明光源最具發(fā)展?jié)摿Φ慕M件，因此，有關白光LED性能的改善與商品化應用，立即成為各國研究的焦點。目前,白光LED已經(jīng)分別應用于公共場所的步道燈、汽車照明、交通號志、可攜式電子產(chǎn)品、液晶顯示器等領域。由于白光LED還具備豐富的三原色色溫與高發(fā)光效率的特性，一般認為非常適用于液晶顯示器的背光照明光源，因此，各廠商陸續(xù)推出白光LED專用驅動電路與相關組件。
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