如何延長高光度LED壽命

    毋庸置疑，發光二極管的耐用及長壽特性能夠在不同應用中派上用場，帶來顯而易見的效益。然而，當高功率的LED應用于高光度的操作，散熱便成為關鍵的問題。事實上，輸入LED的電力只有不足20%轉化為光能，其余的80%則轉化為熱能。這實在是照明系統設計人員需要克服的問題。

    假如照明系統實施欠佳，即使是最完善的導熱設計，也難以盡展所長，發揮真正的用途。保持安全的LED操作環境、減少熱力耗散對LED壽命造成影響的責任，便落在用于驅動LED的電子組件之上。

    事實上，只要我們看看高光度LED制造商提供的組件產品規格，便不難確定需要留意的主要設計參數，并且可以得知在高溫下操作對這些器件的負面影響。

    LED的實際壽命與功率耗散和LED結點的溫度往往成反比。制造商可顯示在Tj80℃溫度下運行約一億小時的平均故障間隔時間(MTBF)。在實用的系統中，LED的故障不一定會造成大問題，不過在散熱不足、而Tj又升至120℃或以上的系統中，LED的壽命便會大幅縮短。在一些極端的情況下，LED更會實時出現故障。

    熱能設計可引入超補償功能，藉以抗衡最惡劣的環境。然而在某些情況下，這是不可能的事情。以筒燈為例，一般安裝在絕緣的天花板間層空間。這層空間不僅妨礙散熱，還沒有足夠位置安裝額外的散熱設施。

    相對光度也與結點溫度成反比。隨著數據的變異，制造商估計在最大結點溫度下的光線輸出會減弱30%。

    同樣，流明維護效果與結點溫度也成反比。在70℃結點溫度下，一個LED操作超過5萬小時后，一般會損耗三成光度輸出；溫度更高時損耗會更大，但正式數據尚未公開。

    因此，設計人員最重要的目標，就是盡快散發LED的熱量，從而把結點溫度保持在最大額定值以下，避免過早出現故障。

    一般來說，用來產生所需LED電流的電子器件，可以輕易引入偵測溫度過高的方法，有效減低LED的驅動電流，保持穩定的操作溫度。雖然光線輸出會略為減弱，但LED的“生命力”卻十分旺盛，可以長期運作。

    以某LED驅動電路設計為例，其降壓轉換器配備溫度控制功能，驅動電流高至1安培，供應電壓介乎4伏至6伏。該電路利用一個150kΩNTC熱控管進行溫度偵測，該組件所設位置與LED保持緊密的熱力接觸。流過熱控管的電流會倍增，再與峰值交換電流相加，從而調節LED電流。

    只需要加入簡單的、低成本的電子組件，就可以保護貴重的高光度LED。這種熱保護設計有助照明系統的設計人員實現更小巧、生產成本更低的解決方案。