电子产品世界

　　散热或光衰问题

　　很多LED企业认为芯片、散热器是LED寿命的根源，却没有注意到LED电源驱动导致的光衰问题，致使消费者买回去两年不到就变得跟蜡烛一样。那么如何更好地解决散热或光衰等方面的问题?

　　聚积的何宜叡认为，LED芯片本体对寿命的推算，通常由光衰的程度来决定(例如:有些估算方式为光衰达30%或50%)。光衰的程度取决于某一温度下的光衰系数与加电时间，而两者之间又带有指数型的关系。因此当温度上升过高时，光衰速度急剧增加，会导致LED芯片寿命大幅衰减。

　　另外，电源驱动端输出电流纹波过大时，也可能对LED芯片寿命产生明显影响。电源驱动器设计要能够在满足高效率甚至高PF(功率因数)值后，仍能输出高稳定度及高精准度的电流十分重要。经由选用适合的电源方案可以确保LED芯片寿命在可以控制的范围内，避免不正常的LED光衰。

　　在驱动电源本体中，多数半导体组件可以承受较高的环境温度。然而有部分元件如电解电容，寿命条件对环境温度有极高的要求。除了在元件选用规格上可以选择较长寿命之规格外，在电路设计上也可以经由选用适当的电源方案，获取较高的电源转换效率，进而降低灯具内电路热能堆积。

　　Fairchild的Donghye Cho给出的更好地解决散热或光衰等问题的办法是，采用余量控制的线性平衡技术?金属芯PCB是减少驱动电路所产生热量的良好替代方法，否则，正向电压可能会随着温度而变化。在某些情况下，也可以考虑采用温度补偿电路来减少发热问题。

　　“寿命”的定义随着行业的不同而变化，半导体器件的有用寿命定义为发光水平较其原值衰减50%的时间。对于照明行业，特定灯泡类型的平均寿命则是50%的这类灯泡的寿命点。LED的寿命取决于其封装配置、驱动电流以及工作环境。较高的环境温度会大大缩短LED的寿命。

　　为了减少光衰，在应用电路的设计方面必须提高功率因数和精确连续电流控制。

　　安森美的郑宗前指出，LED照明设计的重要挑战包括管理温度及排热或散热，从而保持LED的工作温度低于它们的结温。实际上，LED从基底发光。LED在产生光的过程中，也会产生热量，且这热量会使LED的结温度升高。由于LED是半导体器件，因此跟任何半导体器件一样，LED工作温度低于其150℃的最大结温度非常重要。更确切地说，建议LED工作温度始终低于100℃;一旦高于100℃，LED的可靠性可能会受到影响。要解决好散热问题，需要提升驱动电源的转换能效和应用更高光效的LED，采用提供强固热故障保护性能的LED驱动芯片和散热性能更好的驱动芯片封装，以及散热性能更好的LED基板等。

　　要延长LED寿命，除了散热问题，还须应对潜在的静电放电(ESD)损伤问题 。在LED模块封装中集成ESD保护是一种适合的解决方案。ESD保护可以应用为LED发射器裸片旁边的额外裸片，或在更紧凑的布局中用作上面粘接LED发射器裸片的次级贴装(submount)，参见图6。

　　普诚萧恩煦称，驱动电源与LED寿命的不匹配，是目前LED灯具寿命降低的一个因素。目前照明上的LED电源仍多采用电解电容，线路较为复杂，外围元件较多，使整体灯具的寿命大打折扣。在LED灯泡的照明领域，未来的驱动方案将以无电解电容、驱动芯片高度集成化为主流。同时，驱动芯片需解决自身以及所控制器件的发热问题，这也是灯具热源不可忽略的一部分。

　　全彩LED显示屏及标牌

　　去年上海世博会一共用了十亿颗LED，其中绝大部分用于RGB(红绿蓝)三色LED组成的灯外墙显示，例如中国馆的清明上河图。

　　奥地利微电子消费与通信部平板光源业务市场经理Markus Luidolt称，用于户外显示屏背光等苛刻应用的寿命长达10万小时的LED已开发出来。

　　赛迪的张晓康具体分析指出，在LED显示屏驱动芯片领域，全彩LED显示屏所用的恒流驱动IC将会成为市场竞争的主要战场，能够满足LED显示更高均匀性与可靠性，集成度更高，功能更加丰富、成本更加低廉的LED显示屏驱动IC已成为目前乃至未来产品研发和市场关注的焦点。

　　近日，TI推出一款带 4 通道分组式延迟的串行控制 16 通道恒流LED 驱动器——TLC59282。TI中国区电源产品业务拓展工程师吴涛详细解释了该产品推出的种种考虑。因为目前16通道是整个市场的趋势，也不排除8或24通道的芯片，但8和24更多是针对一些特殊应用和某些客户的芯片。此次发布的TLC59282芯片支持的电流范围是2~45mA，其中数字2和45都很重要。2意味着它支持每通道最低2mA，这有什么好处呢?现在LED显示屏分普通和高亮LED。对于普通LED显示屏，其驱动电流一般是15~20mA。高亮LED虽然贵一些，但可以把驱动电流降下来，比如可以在8mA或5mA的工作电流就使LED显示屏达到同样的亮度。如果LED驱动器最少支持的电流也是5mA，它稳流的精度和长期使用的寿命都会有缺陷。通常我们要给指标留一些余量。对一个5mA应用来讲，通常LED驱动器要保持3~4mA才可以保证5mA能有很好的应用。因此，2mA为什么重要?因为它可以支持高亮LED。另外，普通LED在白天用时，由于有日照，把LED灯打得很亮才能看得清;但晚上可以把LED灯电流显著降下来。所以正常使用15mA的时候，到了晚上可能只需要5mA或8mA电流。还有，对于一些低灰度画面，可能需要更低的电流，比如显示人穿着灰色西装，要LED开很短的时间，或者让LED亮度很低，低电流就能保证低灰度时LED的使用。

　　45mA主要针对LED需要大电流的时候。如果LED显示的是静态屏，那么一个通道接一颗灯，LED的电流是15~20mA。如果是扫描屏，一个通道一共有4个灯接上，通过MOS管做切换，这时需要把LED灯的电流拉上去，即在某些应用上，LED灯需要40~50mA的驱动电流才能正常工作。所以针对静态显示屏，LED工作电流15~20mA就够了，但扫描屏需要30~40mA的电流。

　　因此，2mA的好处是可以满足低灰度高亮度小电流的LED的显示需要，45mA可以满足扫描屏的需要。

关键词： LED驱动 功率芯片 光衰 201106 201105 201104

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