如何选择高亮度LED并使其正常运作

    照明组件的效率测量基准为发光效率，其单位为流明∕瓦。由于LED研发及设计的数量激增，使得具有75流明∕瓦发光效率值的组件快速增加，而市场上最近也开始出现具有115流明∕瓦的LED。用相同的标准来比较不同的光源的发光效率，钨丝灯泡大约17流明∕瓦、省电灯泡大约为60流明∕瓦，以及低压钠路灯的100到200流明∕瓦。

    电压和电流

    LED的顺向电压是LED制程的一个特点，一般而言，黄光∕橙光∕红光LED的顺向电压值范围在2-3V，而蓝光∕绿光∕白光LED的顺向电压值范围在3-4V。流过LED的电流控制了LED亮度，同时也会影响呈现的色彩，因此LED会在稳定电流模式下运作。高亮度LED通常会采用0.35A、0.7A、1.0A、1.4A以上的电流。另外还需要考虑的是LED的尺寸和高度。所提供的产品必须具备散热功能，这个功能将成为高电流应用的关键。当然，成本是另一个关键性的参数需要一并纳入考虑。

    选择LED更容易

    许多LED供货商相继推出线上选择工具，使得LED的选择变得更为容易。这些工具能够逐一比对多种解决方案并提供图形分析，这可以让LED的设计工程师快速地取得最佳的解决方案。

    LED的温度控制

    如果LED这么有效率，为什么我们还需要对LED进行温度控制和监控？LED运作时的温度没有低于白炽灯的光源吗？事实证明，LED虽然比钨丝灯泡具备更好的效率，但是仍然产生了大量的热能。白炽灯泡产生的热能主要可以透过红外线辐射方式进行散热，但是，LED在半导体二极管的结构中除了产生热能外，也会产生光子。这种热能不属于辐射光谱，必须透过传导和对流的方式才能排除。

如果LED在比较热的条件下运作，会出现一些问题。LED的亮度会随着温度的上升而明显变暗。另外，LED的颜色也会随着温度的变化而改变，如此可能会在需要保持颜色一致的应用上产生问题，例如由RGB产生的白光。在设计驱动器电路时，应该要考虑到LED顺向电压会因为温度改变而产生变化这类型的电子特性，如果LED以并联配置共享电流，则LED顺向电压的变化可能也是一个问题。长期暴露在高接面温度的环境下，将加速LED的老化现象，并降低其使用寿命和可靠性。因此，在设计系统时，必须使其在LED的温度规格范围之内运作。这通常可使用散热器来达到目的，例如在印刷电路板上采用较大的铜质区域、附加散热器，或使用加强耐热型/金属印刷电路板(PCB)来装载LED；此外，也可以使用强制气流。

    不过，对于不正常的气候变化所产生的高热或是散热装置失效等意外状况，可以实行一套故障安全机制应对。大部分的降压拓朴LED驱动器都具有热关闭功能，因此若驱动器超出指定的温度（通常是125到150℃），则会关闭驱动器与LED。升压拓朴驱动器将会保护其本身，而不会在关闭时加载，因此需要针对LED使用撬杆电路或其他保护装置。在任一种情况下，LED的温度可能会高于驱动器的温度，因此LED本身需要自己的温度传感器和监控电路的故障安全保护装置。这种温度传感器可以减少或关闭LED的电流、开启冷却风扇，并且可以对使用者或维修人员提供告警机制。

    LED的温度传感器类型

    一般来说，温度传感器的准确性必须提供足够的弹性，以便能够侦测到温度过热的问题，同时又不会在正常操作温度下触发故障警示。举例而言，如果系统的一般操作温度为80℃，而其需要侦测不超过100℃的故障条件，则若使用+/-2℃准确度的温度传感器系统时，可将其允许值设定为98℃即可，但若使用+/-10℃准确度的温度传感器系统，则将其允许值设定为90℃已是最低值。