LED 照明行业是一个新兴的行业,它以其独特的优点深受人们的青睐。如今在发光字工程中,提高光效,节约能源和高可靠性已经成为人们共同追求的目的。我们在讨论和 使用LED光源时,都会想到LED的寿命长、节约能源、亮度高等特点。也正是因为如此LED光源才倍受欢迎。LED光源虽有以上优点,却并不如人们所说的那么神奇。只有给其配上合适、高效的LED电源、合理的电路设计、完善的防静电措施、正确的安装工艺才能充分发挥和利用LED光源的以上优点。
一、LED寿命的理解
LED的使用寿命,一般认为在理想状态下有10万小时。实际在使用过程中其光强会随使用时间的推移逐渐衰减,即电能转化为光能的效率逐渐降低。我们能真正 使用的有效光强范围应在其衰减到初始光强的70%以上时,寿命是否可以定义为光效逐渐降低至70%的时间段。目前还没有明确的国家标准用来衡量。而且 LED的使用寿命与其芯片的质量和封装技术、工艺直接相关,据某LED封装厂的试验数据有些芯片在20mA条件下连续点亮4000小时后其光亮度衰减已达 50%。但是随着技术、工艺的提高,光衰时间越来越缓慢,即寿命也越长。
二、LED的节能及可靠性
LED是电流控制元件,通过流过的电流,直接将电能转变为光能,故也称光电转换器。因其不存在摩擦损耗和机械损耗,所以在节能方面比一般的光源的效率高, 但是LED光源并不能像一般的普通光源一样可以直接使用电网电压,它必须配置一个电压转换装置,提供满足其额定的电压、电流,才能正常使用,即LED专用 电源。但是各种不同的LED电源其性能和转换效率各不相同,所以选择合适、高效的LED专用电源,才能真正体现LED光源高效特性。因为低效率的LED电 源本身就需要消耗大量电能,在配合LED的使用过程中根本就体现不出LED的高效节能特性。而且LED电源也必须是高可靠性电源,才能使LED光源系统长 寿命。
三、LED的基本特性及使用时的注意事项
1.光电特性:
LED在其电流极限参数范围内流过LED的电流越大,它的发光亮度越高。即LED的亮度与通过LED的电流成正比。但绿光和蓝光及白光在大电流情况下会出现饱和现象,不仅发光效率大幅降低,而且使用寿命也会缩短。
2. 光学特性
LED 按颜色分有红、橙、黄、绿、蓝、紫、白等多种颜色。按亮度分有普亮、高亮、超高亮等,同种芯片在不同的封装方式下,它的亮度也不相同。按人的视觉可分为可 见光和不可见光。按发光颜色的多少可分为单色、双色、七彩等多种类型。色彩的纯度不同价格相差很大,现行的纯白色LED价格特贵。同时发光视角不同,光效 亦不同,使用时特需注意。
3. 常见的LED电性能参数
(1)LED正向电压
不同颜色的LED在额定的正向电流条件下,有着各自不同的正向压降值,红、黄色:1.8~2.5V之间,绿色和蓝色:2.7~4.0V之间。对于同种颜色的LED,其正向压降和光强也不是完全一致的。如下表:
LED 型号:5 4HCA
发光颜色 外观颜色 波长 λD(nm) 正向电压VF 亮度Iv(mcd)
IF=20mA
Min. Max.
红色 水透明 645~660 1.8 2.5 50~300
黄绿色 水透明 570~575 1.8 2.5 50~300
黄色 水透明 585~590 1.8 2.5 500~5000
蓝色 水透明 455~475 2.7 4.0 500~7000
绿色 水透明 515~535 2.7 4.0 2000~10000
蓝绿色 水透明 490~515 2.7 4.0 2000~10000
白色 水透明 - 2.7 4.0 3000~15000
在同一电路中应该尽量使用在额定电流条件下正向压降值相同、光强范围小的LED。只有这样才能保证LED的发光效果一致。其具体的电性参数可依各封装厂每包装提供的产品分光参数标签值。(有些公司每批分选都不一致)
(2)LED的额定工作电流
LED的额定电流各不相同,普通的LED电流一般为20mA,大功率的LED电流一般为40 mA 或350 mA不等。具体要按各封装厂提供的电流参数值。
一般LED在反向电压:VR=5V的条件下,反向电流:IR≤10μA。
(3)LED的功率
LED功率的大小也各不相同,有70mW、 100mW、 1W、2W、3W、5W等,
所 以必须根据所选择的LED,设计合理的使用电路和配置合适的LED数量,使其完全满足LED电源的额定值,如果设计的电路使每个LED分担电压或电流过高 就会严重影响LED的使用寿命甚至烧毁LED,如果分担的电压或电流过低则激发的LED光强不够,就不能充分发挥LED应有的效果,达不到我们所期望的目 的。
4. 温度特性
(1)LED的焊接温度应在250℃以下,焊接时间控制在3~5S之间。要注意避免LED温度过高从而使芯片受损。
(2)LED的亮度输出与温度成反比,温度不仅影响LED的亮度,也影响它的寿命。使用中尽量减少电路发热,并做一定的散热处理。
5. 防静电特性
LED装配过程中必须加强防静电措施,因为操作过程和人体本身都会产生静电,对于双电极的LED最易被静电反向击穿,从而严重影响LED的使用寿命甚至使其完全报废。
如防静电环境不是非常完善,可以给LED使用者增加防静电腕带,设置良好的防静电接地系统,离子风机等设备。
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