茅于海：高壓LED的優(yōu)缺點(diǎn)

最近很多網(wǎng)站都大肆報道一種“高壓LED”，認為它是一種全新的LED品種，而且具有很多優(yōu)點(diǎn)，甚至認為它將使“今天的低壓LED將淡出未來(lái)的LED通用照明市場(chǎng)”而高壓LED將“主導未來(lái)的LED通用照明”，真的是這樣嗎?

我們知道，LED的中文是“發(fā)光二極管”，它從根本上來(lái)講只是一種“二極管”。而且是工作在正向的二極管。過(guò)去只有高反壓二極管，那是指高的反向擊穿電壓。如果工作在正向的話(huà)，那么一定是電壓越高，電流越大?？墒沁@種高壓LED的最大特點(diǎn)卻是高電壓、小電流。那又是怎么一回事呢?

一. 什么是高壓LED

再仔細了解一下，原來(lái)它只是很多20mA的小功率LED串聯(lián)起來(lái)，變成了所謂的高壓LED。把很多小功率LED串聯(lián)起來(lái)并不是什么新鮮事，其實(shí)在很多燈具里早就這樣用了。唯一不同的是過(guò)去燈具廠(chǎng)商都是把已經(jīng)封裝好了的小功率LED串聯(lián)起來(lái)。例如圖1就是上海龍興公司將80顆表面貼裝的0.1W小功率LED全部串聯(lián)起來(lái)以得到高電壓小電流的特性，用于LED球泡燈中。

圖1. 80顆0.1W小功率LED的串聯(lián)

圖2. 美國普瑞公司的集成LED

高壓LED和這種集成LED的主要差別在于高壓LED是全部串聯(lián)，而集成LED則是串并聯(lián)。集成LED的特點(diǎn)是在一個(gè)大晶片上采用開(kāi)槽的方法，將其切割成為很多小的LED，溝槽的深度約在4-8μm，溝槽不能太寬以免減小發(fā)光面積。在開(kāi)出溝槽以后，為了敷設連接各個(gè)LED的導線(xiàn)，還要用絕緣層把這些溝槽填平，再按照串聯(lián)或并聯(lián)的要求而敷上相應的鋁線(xiàn)。二.高壓LED的性能指標

目前只知道臺灣的晶元光電正在生產(chǎn)這種高壓LED，但是在晶元光電的網(wǎng)站：http://www.epistar.com.tw/_chinese/01_product/03_prodetail_03.php?MID=3AID=2

上只查到幾種電壓并不太高的HV LED。其指標如下表所示：

晶元光電HVLED指標

其中并沒(méi)有他們宣傳的耐壓50V的高壓LED?？磥?lái)真正的高壓LED也還沒(méi)有成熟。所以也無(wú)從進(jìn)行定量的比較。

三. 高壓LED的優(yōu)缺點(diǎn)

那么我們來(lái)看一下到底這種高壓LED有何優(yōu)缺點(diǎn)。

1. 功率耗散和散熱器大?。河械膱蟮佬Q(chēng)1W的高壓LED的電壓為50V，電流為20mA;而普通低壓的1W LED電壓為3V，電流為350mA，所以“同樣輸出功率的高壓LED在工作時(shí)耗散的功率要遠低于低壓LED，這意味著(zhù)散熱鋁外殼的成本可大大降低?！?見(jiàn) http://lights.ofweek.com/2011-05/ART-220001-8300-28467171.html)，這個(gè)說(shuō)法顯然是不成立的。耗散功率的大小主要由LED的發(fā)光效率決定，而不是由其標稱(chēng)功率決定。標稱(chēng)功率不等于輸入功率。如果要決定散熱器的大小，應當是在同樣的發(fā)光效率來(lái)計算。通常認為對于目前100lm/W的發(fā)光效率來(lái)說(shuō)，其真正的電光效率(就是由電能變成光能的效率)只有30%左右，就是只有30%的電能轉換為光能，其余的70%的電能都轉換為熱能而需要經(jīng)過(guò)散熱器散去。所以對于具有同樣發(fā)光效率的1W高壓LED和普通低壓LED來(lái)說(shuō)，其變成熱能的部分都是0.7W，需要通過(guò)散熱器散去。所以這種高壓LED所需要的散熱器大小在同樣的輸入功率和同樣的驅動(dòng)電源效率的情況下是不會(huì )有什么差別的。

2. AC/DC轉換器的效率：在同文中認為“輸入和輸出壓差越低，AC到DC的轉換效率就越高”。該文還認為因為220V輸入時(shí)，高壓LED只要4個(gè)串聯(lián)就是200V，和220V只差20V。而用低壓LED，即使是10個(gè)串聯(lián)正向壓降也只有30V，和220V相差很大。所以“如采用高壓LED，變壓器的效率就可以得到大大提高，從而可大幅