解毒Luxeon 大功率 LED

lymex

<P>呵呵, 题目写错了, 应该是"解读" Luxeon LED, 都是拼音惹的祸.</P>
<P>LED是LED手电的基础, 而Luxeon的LED又是公认为最好的. 本文试图对Luxeon网站上的数据表文件的统计分析得出一些数据和结果.</P>
<P>Luxeon最开始生产1W系列, 由于功率大光色好, 广泛用于照明和指示, 自然也大量用于LED手电中.</P>
<P>III家族(3W)是目前应用前景最广的, 驱动电流700mA-1000mA, 对于便携式手电来讲电流和功率稍大但可以承受, 输出达到80流明非常可观. </P>
<P>至于V家族(5W系列), 可以看到, 驱动电流还是700mA, 比3W的最大1000mA还要小些, 但压降大了一倍. 说明是采用了两只3W管芯串连的.

解毒Luxeon 大功率 LED

</P>
<P>另外, V家族分成普通的和Portable的区别, 前者是单色LED, 而后者是白色LED. 从发光通量上看, 典型值为120流明. 与两只80流明的160相比少了一些, 大概主要是散热的原因. 想想看, 两只3W的管芯紧密的集成在一起, 仍然能够承受5W的功率已经不错了. </P>
<P>
每一家族, 分成Emitter和Star两类包装. 简单的说, Emitter就是最原始的发射体, 而Star又加了个承载片(散热和装配用)而已, 其电气性能完全一样. 但为了引用方便还是在表中重复了一下, 因为有些数据表是不同的. 如图, 左边的是Star, 右边是Emitter.

解毒Luxeon 大功率 LED

</P>
<P>至于Emitter和Star的区别参见此贴:
<a href="http://www.shoudian.org/dispbbs.asp?boardID=10&amp;ID=5286&amp;page=1" target="_blank" >http://www.shoudian.org/dispbbs.asp?boardID=10&amp;ID=5286&amp;page=1</A></P>
<P>
以下分析所用图表, 主要来自III系列</P>
<P>
首先, 看颜色与发射光谱
白色LED都是在蓝色LED的基础上, 加上荧光粉而得到的. 从光谱曲线上可以看出在440nm附近仍然遗留一个蓝色峰值. 550nm附近的峰值是绿色的, 这个点对人眼的感觉最灵敏. 假如荧光粉过量, 这部分就加大, 颜色发黄. 反之颜色发蓝.

解毒Luxeon 大功率 LED

</P>
<P>第二, 看正向特性
显然, 3V以下电流很小. 因此, 白色/蓝色LED是不能直接用两节干电池或普通两节充电池驱动的;
另外, 一旦点亮, 电流随电压变化很大, 特性很硬, 有一种恒压/稳压特性. 因此, 有些电子制作甚至用LED作为稳压管子来用并兼做指示. 这也说明LED不能用电池来直接驱动, 因为任何电压的变化(例如温度变化, 尤其是电池的型号品牌和新旧程度的不同)都会使得LED的电流发生很大的变化. 其影响轻者造成开始驱动过量反而效率不高造成电池消耗快, 并使得后期光度不足, 重者会使得LED加速老化甚至烧毁. 因此, LED的驱动都要求是恒流的, 至少是限流的. 这样才能在电池电压变化的情况驱动电流因此发射功率保持不便, 同时也能够适用于多种电池.

解毒Luxeon 大功率 LED

</P>
<P>第三, 功率和驱动
小功率的LED, 随着驱动电流的增加, 其输出功率是很线性的成正比的. 我自己用大面积的光电二极管(注意不能使用光电池, 其小输入情况特性很差)装了一个简单的测试电路, 测试过5mm高亮LED的驱动特性, 从几微安一直到70mA, 输出线性度非常好. 要知道这样的LED额定为20mA最大为30mA. 但是, 前一段时间我测试了一个1W的白色LED, 线性度就不好, 随着电流的增加, 输出光通量就增加的缓慢起来.</P>
<P>从图表上看, 有意的舍去小电流段, 使得曲线看起来更直一些. 事实上, 曲线是否直并不重要, 重要的是是否这个直线是从原点上出来的. 这样, 3W的LED在700mA下的效率大约是每瓦25流明, 但电流增大到1000mA的时候, 就减少到20多流明每瓦了.

解毒Luxeon 大功率 LED

</P>
<P>补充了两条线, 可以分析出, 在700mA的情况下, 如果发射效率仍然能保持在50mA是的一样, 那么光通量就不是现在指标的80lm, 而是接近120lm. 也就是说, 光效率此时达到了每瓦30流明.

解毒Luxeon 大功率 LED

</P>
<P>第四, 结温和最大允许驱动电流
可以见到, 曲线有好几个, 这是针对不同散热情况而言的. 散热片越大, 热阻越小, 就允许更大的温度拐点. 拐点之后, 最大允许驱动电流从1000mA直线下降到135度的0.

解毒Luxeon 大功率 LED

</P>
<P>第五, 结温和输出
上面好多图表都是在25度场合下的曲线. 当温度升高时, LED的特性将变坏, 主要体现在光的输出变低. 35度的情况下可以输出额定的90%, 75度的情况下输出降为75%, 而85度只能降额驱动输出就只有65%了, 因此, 增加散热措施是非常重要的, 不仅增加光输出, 而且还会减缓老化

解毒Luxeon 大功率 LED

</P>
<P>第六, 寿命
普通认为LED的寿命特别长, 几乎可以忽略. 但大功率LED的寿命还是有限的. 所谓寿命, 并非到了时间马上就不亮, 而是发光效率降低到了一个台阶, 比如70%. 对于1W白色LED, 在350mA的额定电流下的寿命是5万小时, 对于3W白色LED, 700mA下的寿命类似, 也是是5万小时到70%, 但1000mA下的寿命就缩短到2万小时到50%. 而对于5W的白色LED, 寿命比较短, 仅500小时. </P>
<P>
最后, 发光体大小与发射角度
这个在数据表中没有说明, 但光线的会聚和大功率LED的一些特性直接影响到了手电的特性. 我们知道, 要想光线会聚效果好, 要求发光体比较小, 会聚镜比较大. 撇开光的衍射效应不谈, 基本上理想情况下能做到, 发散角度(弧度)=发光体线度/聚光体线度. 例如, 假如反光碗的直径是发光体直径的10倍, 那么在10m的距离上就可以做到光斑直径为1m.
普通5mm的LED, 发光体比较小, 不到1个毫米, 因此会聚程度为1/5强. 但大功率的白色LED, 发光体比较大, 比白炽灯泡要大不少, 因此在相同反光碗的情况下会聚程度不太好.
</P>

[此贴子已经被作者于2004-11-26 17:04:02编辑过]

xiaochan

好~[em17]

坦克

[em17]好贴要顶！

阿喔里

边顶边学习。[em05]

棒冰小子

<P>学习中....</P>

失地农民

够详细，要看好几边才能融会惯通。

luojie_37

大开眼界

西门吐血

8错8错
<DIV class=quote><B>以下是引用<I>肥P</I>在2004-11-21 12:50:29的发言：</B>

<P>funder好啊，我是在无忌上看了你的帖子才过来转的，然后转到了CPF，弄到现在连SF也不想要了，想直接上McGizmo的Apleh了[em02][em02]升温比较快。</P>
<P>关于你的问题，我也弄了很久，看了很多Luxeon的datasheet，好上Star的那个“Star”就是一个有散热能力的PCB，所以把Heatsink直接贴在那个Star下面就能用了。是为了方便大家而设计的，star上面那些孔是拿来拧螺丝的。</P>
<P>Star上的Emitter就是普通的Emitter，没有Star好用，不过对于Mod来说，Emitter比较好。因为有更大的设计自由度。</P>
<P>不知道讲的对不对，还请DX指正！</P>
<P>以下是从Kj\'s Gallery上copy的.</P>
<H2>How to Remove Emitter from Star Heatsink</H2>
<P>
<TABLE summary="This table is used to layout graphics.">

<TR>
<TD colSpan=2><B>Step 1.</B> Desolder leads from solder points. Use a knife, tweezers, pin or something to space the leads from the star heatsink. </TD></TR>
<TR>
<TD class=image_medium><IMG src="http://www.obaq.tv/cpf/images/McCapsule_Build_LED.jpg"> </TD>
<TD class=image_medium><IMG src="http://www.obaq.tv/cpf/images/McCapsule_Build_Desolder_LED.jpg"> </TD></TR>
<TR>
<TD colSpan=2 PADDING-LEFT: PADDING-BOTTOM: 0px; PADDING-TOP: 1em?><B>Step 2.</B> Clamp the star heatsink using pliers and/or vise and bend the heatsink. The emitter will pop out. </TD></TR>
<TR>
<TD class=image_medium><IMG src="http://www.obaq.tv/cpf/images/McCapsule_Build_Bend_Star.jpg"> </TD>
<TD class=image_medium><IMG src="http://www.obaq.tv/cpf/images/McCapsule_Build_LED_Pops_Out_Of_Star.jpg"> </TD></TR>
<TR>
<TD><B>Step 3.</B> Polish the slug on the backside of the emitter. </TD></TR>
<TR>
<TD class=image_medium><IMG src="http://www.obaq.tv/cpf/images/McCapsule_Build_Polish_LED_Slug.jpg"> </TD></TR></TABLE></P></DIV>

[此贴子已经被作者于2004-11-23 20:06:23编辑过]

不死鸟

所以不喜欢5W，耗电量提高最多，亮度没有等比例提高，寿命降低太多太多……价格还贵，要求电压又高。3W是目前比较好的东西。

sy147

好贴呀好贴！收藏下来学习！

大师1979

<DIV class=quote><B>以下是引用<I>阿喔里</I>在2004-11-22 21:13:19的发言：</B>
边顶边学习。[em05]</DIV>
<DIV class=quote> </DIV>看了好几遍了，太深了

lymex

<P>完全同意楼上不死鸟. 况且3W在1000mA的驱动下, 实际上是3.9W, 介于3W和5W之间, 而5W的实际功率是4.8W, 只比3W大电流驱动时高0.9W而已.  </P><P>不过, 5W的寿命指标只有500小时, 实在令人想不通.</P>

jjlqg

好帖子，收藏．

失地农民

<DIV class=quote><B>以下是引用<I>ohhyee</I>在2004-11-27 12:21:31的发言：</B>

<P>好贴，很多人看不明白，概跨一下：</P>
<P>1、颜色与发射光谱         在440nm附近仍然遗留一个蓝色峰值. 550nm附近的峰值是绿色的, 这个点对人眼的感觉最灵敏. 假如荧光粉过量, 这部分就加大, 颜色发黄. 反之颜色发蓝。</P>
<P>2、电压特性      一旦点亮, 电流随电压变化很大，因此, LED的驱动都要求是恒流的, 至少是限流的. 这样才能在电池电压变化的情况驱动电流因此发射功率保持不便, 同时也能够适用于多种电池。</P>
<P>3、功率和驱动       大功率的LED，线性度就不好, 随着电流的增加, 输出光通量就增加的缓慢起来.3W的LED在700mA下的效率大约是每瓦25流明, 但电流增大到1000mA的时候, 就减少到20多流明每瓦了。</P>
<P>4、结温和最大允许驱动电流       对不同散热情况而言，散热片越大, 热阻越小, 最大允许驱动电流从1000mA(0~60度左右)直线下降到0mA（135度）。</P>
<P>5、结温和输出       当温度升高时, LED的特性将变坏, 主要体现在光的输出变低. 35度的情况下可以输出额定的90%, 75度的情况下输出降为75%, 而85度只能降额驱动输出就只有65%了, 因此, 增加散热措施是非常重要的, 不仅增加光输出, 而且还会减缓老化。</P>
<P>6、寿命       大功率LED的寿命还是有限的. 所谓寿命, 并非到了时间马上就不亮, 而是发光效率降低到了一个台阶, 比如5万小时到70%. 对于1W白色LED, 在350mA的额定电流下的寿命是5万小时, 对于3W白色LED, 700mA下的寿命类似, 但1000mA下的寿命就缩短到2万小时到50%. 而对于5W的白色LED, 寿命比较短, 仅500小时。</P>
<P>7、发光体大小与发射角度      光线的会聚和大功率LED的一些特性直接影响到了手电的特性. 要想光线会聚效果好,就 要求发光体比较小, 会聚镜比较大, 撇开光的衍射效应不谈, 基本上理想情况下能做到,假如反光碗的直径是发光体直径的10倍, 那么在10m的距离上就可以做到光斑直径为1m.大功率的白色LED, 发光体比较大, 比白炽灯泡要大不少, 因此在相同反光碗的情况下会聚程度不太好。






</P></DIV>

兄弟你也解释得看，这样看起来更轻松。

ninjai

<P>好帖！赞！</P><P>现在光色一致性最好的据说是3瓦的。</P>

ljh1806

<P>开眼了，谢谢楼主了！</P>[em01][em01][em01][em01]

hkxhy

学习！

steve_vai

5W的寿命真是少的可怜~技术还要大大的提高才行！

lyfwqw

<P>好帖要顶！</P>

rouner

好贴,顶!