高壓LED芯片的優(yōu)缺點比較

實際上做過AC/DC恒流驅(qū)動的人都知道，AC/DC轉(zhuǎn)換器的效率幾乎是和最后的輸出電壓沒有什么關(guān)系。可能變壓器次級的電流大了會增加一些銅損，但是這是很小的，還不至于影響到散熱器的設(shè)計。真正影響AC/DC轉(zhuǎn)換器的效率的因素還有很多，例如非隔離的轉(zhuǎn)換器效率就比隔離型轉(zhuǎn)換器的效率要高很多（因為通常非隔離轉(zhuǎn)換器根本就不用變壓器，只要采用了變壓器，不管變比是多少，都會大大降低效率）；此外，隔離型反激式的輸出整流二極管的損耗也會影響效率，為了提高整流二極管的效率最好采用肖特基二極管，而如果輸出是200V高電壓，那么是很難買到這種高壓肖特基二極管，即使買到其價格也是很高的，如果采用同樣低效的普通整流二極管，那么其效率也不可能提高。。所以認為輸出電壓高，可以大大降低轉(zhuǎn)換器的功率損失，甚至也能降低散熱器的成本的說法也是不確切的。

3.“高壓LED減小了LED的面積”，的確如此。例如：對于一個36W的LED，如果采用36個1W的LED那么就會占據(jù)很大的面積，而如果做一個集成的36W高壓LED，那么就只要很小的面積（圖3）。這個看上去是優(yōu)點，但如果從散熱的觀點來看就未必是優(yōu)點。因為假如二者的發(fā)光效率相同的話，那么它們將要散發(fā)的熱量是相同的。而在一個很小的面積里要散發(fā)出大量的熱量，這在散熱器的設(shè)計中將是一個大難題。

圖3. 集成LED和普通LED在面積上的差別

實際上，集成LED的生產(chǎn)廠商已經(jīng)注意到這個問題，而且做了很多改進。首先是減小其熱阻。一般的1WLED的熱阻大約在6-9°C/W，而集成LED的熱阻可以減小到2°C/W甚至更小。其次它的背板改用紫銅，以改進其導(dǎo)熱。然而這些措施并不能從根本上改善小面積高熱量這個基本狀況。為了快速地將熱量導(dǎo)出，唯一的辦法是采用熱管。而這反而會增加散熱器的成本。同樣，由于高壓LED的底板采用了紫銅，那么和它直接接觸的散熱器部分也必須采用紫銅而不能采用鋁，因為二者的膨脹系數(shù)不同，直接接觸會產(chǎn)生縫隙而影響導(dǎo)熱。如果采用紫銅散熱器就會增加成本。所以這種高壓LED不僅不會降低散熱器的成本，反而會增加散熱器的成本。

4.“高壓LED可以根本不需要變壓器”。在不少的報道中都把高壓LED和AC-LED相提并論。所以認為高壓LED可以根本不需要恒流電源（圖4）。例如：http://www.cnledw.com/tech/detail-23927.htm

圖4. 通常把高壓LED 和AC-LED相提并論

我們知道首先并不是只有高壓LED和AC-LED可以不用恒流源，而所有LED也都可以不采用恒流源，只是不用恒流源以后都會使LED的使用壽命大大降低。這是因為由于LED伏安特性的負溫度系數(shù)，使得LED的正向電流隨著LED的溫升而增高，從而使得LED的結(jié)溫升高，而降低了LED的壽命，高壓LED也不例外。

（見http://www.cnledw.com/tech/detail-24311.htm和http://www.cnledw.com/tech/detail-24312.htm）

所以這個優(yōu)點是不成立的。用犧牲壽命的方法來降低成本，好像并不是一種好方法。因為假定本來可以工作五萬小時，現(xiàn)在變成只有2.5萬小時，那對于用戶來說，豈不是使用成本提高了2倍。遠比省下一個恒流源要貴很多。

5. 發(fā)光效率的高低：據(jù)稱，臺灣晶元光電將于今年推出發(fā)光效率高達160lm/W

的冷白光LED。而暖白光的LED發(fā)光效率將高達150lm/W，而且顯色系數(shù)（CRI）高達90%。（http://www.cnledw.com/info/newsdetail-24313.htm）圖5

圖5. 晶元光電的150lm/W的暖白LED采用藍光和紅光LED的組合

這個數(shù)據(jù)在當前來說的確是相當高的，但是提高發(fā)光效率的手段有很多，它并不是高壓LED的特點。只是應(yīng)用到這種高壓LED而已。如果應(yīng)用到普通LED也是可以提高發(fā)光效率的。當然，如果這個高壓LED真的有這么高的發(fā)光效率，那的確是一個很好的LED，比起那些100lm/W的LED，當然可以減小散熱器的大小。不過Cree公司也在今年1月宣布了其低壓LED（XLamp XM-L，2.9V，350mA）的發(fā)光效率也可以高達160lm/W（圖6），也可以減小散熱器的大小，因為散熱器的大小只是和發(fā)光效率有關(guān)，和低壓LED還是高壓LED并沒有什么關(guān)系。

圖6. Cree公司的XLamp XM-L，發(fā)光效率可達160lm/W

6. 成本低，一個50V，20mA的高壓LED的售價是不是能夠低于1個3.3V，350mA的1W LED或者10個3.3V，30mA的小功率LED，并不清楚。假如能夠低于，那么當然是一個優(yōu)點。至少10個已經(jīng)封裝好了的30mA的小功率LED的價錢的確是比一個1W大功率LED為便宜。所以這也是為什么很多燈具廠商選用很多小功率LED串聯(lián)來取代一個大功率LED的原因之一。

四．高壓LED和分立小功率LED的比較

目前可以和高壓LED相比較的就是分立小功率LED了。如前所述，高壓LED是集成LED的一種，而小功率分立LED也可以串聯(lián)起來得到和高壓LED完全一樣的外特性。二者比較的結(jié)果如下：

1．分立LED的優(yōu)點是靈活性比較強，用戶可以根據(jù)需要串聯(lián)任意個數(shù)的LED以得到所需的伏安特性。也可以進行串并聯(lián)得到更為靈活的特性。

2． 分立LED的發(fā)光面可以在一定范圍里調(diào)節(jié)（增大），以使發(fā)光均勻，減小眩光。

3． 分立LED的散熱面積比較大，容易分散熱量，簡化散熱器的設(shè)計。

4．集成高壓LED減小了封裝成本。

5．集成高壓LED減少了元件數(shù)和焊點數(shù)，提高了可靠性。

總之，高壓LED不失為一種具有特點的LED，它可以增加使用者的選擇。但并不如某些媒體的宣傳那樣，會取代所有的低壓LED，更何況，由太陽能供電的燈具系統(tǒng)里，本來就是低壓直流的電源，當然也就會直接采用低壓直流的LED了。所以各種LED都會存在，只是供給不同的場合罷了。