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  荣耀vvv 2015-08-06 23:24

  最近很多网站都大肆报道一种“高压LED”，认为它是一种全新的LED品种，而且具有很多优点，甚至认为它将使“今天的低压LED将淡出未来的LED通用照明市场”而高压LED将“主导未来的LED通用照明”，真的是这样吗？
  我们知道，LED的中文是“发光二极管”，它从根本上来讲只是一种“二极管”。而且是工作在正向的二极管。过去只有高反压二极管，那是指高的反向击穿电压。如果工作在正向的话，那么一定是电压越高，电流越大。可是这种高压LED的最大特点却是高电压、小电流。那又是怎么一回事呢？
  
  一. 什么是高压LED
  
  再仔细了解一下，原来它只是很多20mA的小功率LED串联起来，变成了所谓的高压LED。把很多小功率LED串联起来并不是什么新鲜事，其实在很多灯具里早就这样用了。唯一不同的是过去灯具厂商都是把已经封装好了的小功率LED串联起来。例如图1就是上海龙兴公司将80颗表面贴装的0.1W小功率LED全部串联起来以得到高电压小电流的特性，用于LED球泡灯中。
  
  
  
  图1. 80颗0.1W小功率LED的串联
  
  现在则是由LED生产厂家提供一种串联好了的小功率LED，并把它称之为“高压LED”而已。它只是集成LED中的一种。其实过去早就有各种集成的LED，以不同数量的LED串并联起来，得到各种不同功率和电压的LED。可以说最早是美国的普瑞（Bridgelux）公司就已经推出了这种集成LED了。也就是把很多小功率LED在基板上就串并联起来，以得到一颗大功率LED。他们称之为LED阵列，例如他们在2009年推出的一颗30W的LED阵列BXRA-C2000实际上是把25个1W的LED在芯片上5并5串而得来，其尺寸为25.3x22.3mm发光面的直径为17.5mm（图2），正向电压16.6V，正向电流1.75A，热阻0.5°C/W。
  
  
  
  图2. 美国普瑞公司的集成LED
  
  高压LED和这种集成LED的主要差别在于高压LED是全部串联，而集成LED则是串并联。上海LED室内照明的特点是在一个大晶片上采用开槽的方法，将其切割成为很多小的LED，沟槽的深度约在4-8μm，沟槽不能太宽以免减小发光面积。在开出沟槽以后，为了敷设连接各个LED的导线，还要用绝缘层把这些沟槽填平，再按照串联或并联的要求而敷上相应的铝线。
  
  二．高压LED的性能指标
  
  目前只知道台湾的晶元光电正在生产这种高压LED，但是在晶元光电的网站上只查到几种电压并不太高的HV LED。其指标如下表所示：
  
  
  晶元光电HVLED指标
  
  
  
  
  其中并没有他们宣传的耐压50V的上海LED帕灯。看来真正的高压LED也还没有成熟。所以也无从进行定量的比较。
  
  三． 高压LED的优缺点
  
  那么我们来看一下到底这种高压LED有何优缺点。
  
  1. 功率耗散和散热器大小：有的报道宣称1W的上海LED球泡灯的电压为50V，电流为20mA；而普通低压的1W LED电压为3V，电流为350mA，所以“同样输出功率的高压LED在工作时耗散的功率要远低于低压LED，这意味着散热铝外壳的成本可大大降低。”，这个说法显然是不成立的。耗散功率的大小主要由LED的发光效率决定，而不是由其标称功率决定。标称功率不等于输入功率。如果要决定散热器的大小，应当是在同样的发光效率来计算。通常认为对于目前100lm/W的发光效率来说，其真正的电光效率（就是由电能变成光能的效率）只有30%左右，就是只有30%的电能转换为光能，其余的70%的电能都转换为热能而需要经过散热器散去。所以对于具有同样发光效率的1W高压LED和普通低压LED来说，其变成热能的部分都是0.7W，需要通过散热器散去。所以这种上海LED面板灯所需要的散热器大小在同样的输入功率和同样的驱动=电源效率的情况下是不会有什么差别的。
  
  2. AC/DC转换器的效率：在同文中认为“输入和输出压差越低，AC到DC的转换效率就越高”。该文还认为因为220V输入时，高压LED只要4个串联就是200V，和220V只差20V。而用低压LED，即使是10个串联正向压降也只有30V，和220V相差很大。所以“如采用高压LED，变压器的效率就可以得到大大提高，从而可大幅降低AC-DC转换时的功率损失，这一热耗减少又可进一步降低散热外壳的成本。”
  
  实际上做过AC/DC恒流驱动的人都知道，AC/DC转换器的效率几乎是和最后的输出电压没有什么关系。可能变压器次级的电流大了会增加一些铜损，但是这是很小的，还不至于影响到散热器的设计。真正影响AC/DC转换器的效率的因素还有很多，例如非隔离的转换器效率就比隔离型转换器的效率要高很多（因为通常非隔离转换器根本就不用变压器，只要采用了变压器，不管变比是多少，都会大大降低效率）；此外，隔离型反激式的输出整流二极管的损耗也会影响效率，为了提高整流二极管的效率最好采用肖特基二极管，而如果输出是200V高电压，那么是很难买到这种高压肖特基二极管，即使买到其价格也是很高的，如果采用同样低效的普通整流二极管，那么其效率也不可能提高。。所以认为输出电压高，可以大大降低转换器的功率损失，甚至也能降低散热器的成本的说法也是不确切的。
  
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  HH0807 2015-08-06 15:46

  那么我们来看一下到底这种高压LED有何优缺点。
  
  1. 功率耗散和散热器大小：有的报道宣称1W的上海LED球泡灯的电压为50V，电流为20mA；而普通低压的1W LED电压为3V，电流为350mA，所以“同样输出功率的高压LED在工作时耗散的功率要远低于低压LED，这意味着散热铝外壳的成本可大大降低。”，这个说法显然是不成立的。耗散功率的大小主要由LED的发光效率决定，而不是由其标称功率决定。标称功率不等于输入功率。如果要决定散热器的大小，应当是在同样的发光效率来计算。通常认为对于目前100lm/W的发光效率来说，其真正的电光效率（就是由电能变成光能的效率）只有30%左右，就是只有30%的电能转换为光能，其余的70%的电能都转换为热能而需要经过散热器散去。所以对于具有同样发光效率的1W高压LED和普通低压LED来说，其变成热能的部分都是0.7W，需要通过散热器散去。所以这种上海LED面板灯所需要的散热器大小在同样的输入功率和同样的驱动=电源效率的情况下是不会有什么差别的。
  
  2. AC/DC转换器的效率：在同文中认为“输入和输出压差越低，AC到DC的转换效率就越高”。该文还认为因为220V输入时，高压LED只要4个串联就是200V，和220V只差20V。而用低压LED，即使是10个串联正向压降也只有30V，和220V相差很大。所以“如采用高压LED，变压器的效率就可以得到大大提高，从而可大幅降低AC-DC转换时的功率损失，这一热耗减少又可进一步降低散热外壳的成本。”
  
  实际上做过AC/DC恒流驱动的人都知道，AC/DC转换器的效率几乎是和最后的输出电压没有什么关系。可能变压器次级的电流大了会增加一些铜损，但是这是很小的，还不至于影响到散热器的设计。真正影响AC/DC转换器的效率的因素还有很多，例如非隔离的转换器效率就比隔离型转换器的效率要高很多（因为通常非隔离转换器根本就不用变压器，只要采用了变压器，不管变比是多少，都会大大降低效率）；此外，隔离型反激式的输出整流二极管的损耗也会影响效率，为了提高整流二极管的效率最好采用肖特基二极管，而如果输出是200V高电压，那么是很难买到这种高压肖特基二极管，即使买到其价格也是很高的，如果采用同样低效的普通整流二极管，那么其效率也不可能提高。。所以认为输出电压高，可以大大降低转换器的功率损失，甚至也能降低散热器的成本的说法也是不确切的。

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  小虎2643 2015-08-06 14:17

  LED优点
  LED的内在特征决定了它是最理想的光源去代替传统的光源，它有着广泛的用途。
  一、体积小
  LED基本上是一块很小的晶片被封装在环氧树脂里面，所以它非常的小，非常的轻。
  二、耗电量低
  LED耗电相当低，一般来说LED的工作电压是2-3.6V。工作电流是0.02-0.03A。这就是说：它消耗的电能不超过0.1W。
  三、使用寿命长
  在恰当的电流和电压下，LED的使用寿命可达10万小时。
  四、高亮度、低热量
  LED使用冷发光技术，发热量比普通照明灯具低很多。
  五、环保
  LED是由无毒的材料作成，不像荧光灯含水银会造成污染，同时LED也可以回收再利用。
  六、坚固耐用
  LED是被完全的封装在环氧树脂里面，它比灯泡和荧光灯管都坚固。灯体内也没有松动的部分，这些特点使得LED可以说是不易损坏的。LED灯高节能：节能能源无污染即为环保。直流驱动，超低功耗（单管0.03-0.06瓦）电光功率转换接近100%，相同照明效果比传统光源节能80%以上。 寿命长：LED光源有人称它为长寿灯，意为永不熄灭的灯。固体冷光源，环氧树脂封装，灯体内也没有松动的部分，不存在灯丝发光易烧、热沉积、光衰等缺点，使用寿命可达6万到10万小时，比传统光源寿命长10倍以上。 多变幻：LED光源可利用红、绿、蓝三基色原理，在计算机技术控制下使三种颜色具有256级灰度并任意混合，即可产生256×256×256＝16777216种颜色，形成不同光色的组合变化多端，实现丰富多彩的动态变化效果及各种图像。 利环保：环保效益更佳，光谱中没有紫外线和红外线，既没有热量，也没有辐射，眩光小，而且废弃物可回收，没有污染不含汞元素，冷光源，可以安全触摸，属于典型的绿色照明光源。 高新尖：与传统光源单调的发光效果相比，LED光源是低压微电子产品，成功融合了计算机技术、网络通信技术、图像处理技术、嵌入式控制技术等，所以亦是数字信息化产品，是半导体光电器件“高新尖”技术，具有在线编程，无限升级，灵活多变的特点。
  照明术语
  波长：光的色彩强弱是可以通过数据来描述，这种数据叫波长。能见到的光的波长，范围在380至780nm之间。单位：纳米（nm） 亮度：亮度是指物体明暗的程度，定义是单位面积的发光强度。单位：尼特（nit） 光强：指光源的明亮程度。也即表示光源在一定方向和范围内发出的可见光辐射强弱的物理量。单位：烛光（cd） 光通量：光源发射并被人的眼睛接收的能量之总和即为光通量（Φ）。单位：流明（Lm） 光效：光源发出的光通量除以光源的功率。它是衡量光源节能的重要指标。单位：每瓦流明（Lm/w）。 显色性：光源对物体呈现的程度，也就是颜色的逼真程度。通常叫做"显色指数"。单位：Ra。 色温：光源发射光的颜色与黑体在某一温度下辐射光色相同时，黑体的温度称为该光源的色温。单位：开尔文（k）。 眩光：视野内有亮度极高的物体或强烈的亮度对比，所造成的视觉不舒适称为眩光，眩光是影响照明质量的重要因素。 同步性：两个或两个以上LED灯在不规定时间内能正常按程序设定的同步方式运行，同步性是LED灯实现协调变化的基本要求。 防护等级：IP防护等级是将灯具依其防尘、防湿气之特性加以分级，由两个数字所组成，第一个数字代表灯具防尘、防止外物侵人的等级（分0-6级），第二个数字代表灯具防湿气、防水侵人的密封程度（分0-8级），数字越大表示其防护等级越高。
  缺点：价格贵，需要恒流驱动，散热处理不好容易光衰。

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