現(xiàn)在的LED市場可說是非常火熱,。隨著能源成本增加，以及對于氣候變遷的關注，各國政府和工業(yè)界開始推動高效率的照明解決方案。由于LED具有高效率及使用壽命長等特性,，因此是極佳的解決方案。同時,，LED技術正在經歷一段快速變化和創(chuàng)新的過程,，將持續(xù)推出更明亮且更有效率的產品，但這將使得大多數(shù)的工程師難以跟上最新產品的步伐,。幸好,，協(xié)助選擇LED組件以及產品規(guī)劃設計的工具程序已經非常完善，這將使得工程師們在選擇適當?shù)腖ED及LED驅動器更為容易,。即使擁有了功能強大的設計工具，但是工程師們仍然需要了解會影響LED選擇的參數(shù)有哪些,，才能真正發(fā)揮工具的最大效能,。

 
　　如何選擇LED

        第一個步驟是選擇LED的顏色。各種不同顏色的LED主要是因為不同的主波長以及紫外線到紅外線區(qū)間內可提供的波長,。白光LED是針對其色溫與暖白光LED所設定,，通常色溫為 2800K 到 3500K 范圍內，適合用于室內照明,。與白光LED相比較,，傳統(tǒng)的普通鎢絲燈泡色溫范圍約為 3000K。冷白光LED的色溫范圍則介于 6300K 到 7500K 的區(qū)域,，而白光LED則是屬于從 3600K 到 6200K 的中間范圍,。
 
　　LED亮度應為多亮？

        光通量（以流明為單位）一般用于量測LED的亮度,。這是在人類雙眼所能識別之光譜內所發(fā)出的光量總數(shù),。表1顯示一些典型光源的光通量值。

        個別高亮度LED光通量值通常小于100 流明（雖然這個值正迅速攀升）,。因此在大多數(shù)的應用中都會將LED組合成數(shù)組的形式,，以達到更高的亮度。對于多個LED照明大多采用并聯(lián)串數(shù)組組合,，并利用單一電流控制驅動器來驅動,。但并聯(lián)的方式可能會因為LED的順向電壓和流經每個燈串內的電流不同，導致燈串產生不同的亮度,。因此,，最好使用串聯(lián)的LED，使亮度和色彩能夠保持一致,。然而,，串聯(lián)電壓會隨著使用較多的LED而提高，如此將影響到可使用的驅動器拓樸、降壓與升壓,。
 
        由于LED發(fā)光具有方向性的特質,，因此在不同的角度觀看時會呈現(xiàn)不同的亮度，在某個視角的條件下,，我們所觀察到的亮度可能會降低至50%,。在定向應用中，實際感受到的亮度會高于采用球形發(fā)光方式的點光源,。換句話說,，如果某些應用需要采用球形發(fā)光方式，則必須針對應用來設計相對應的數(shù)組,，可以使用光學來擴散或聚焦光線,。
 
        照明組件的效率測量基準為發(fā)光效率，其單位為流明∕瓦,。由于LED研發(fā)及設計的數(shù)量激增,，使得具有 75 流明∕瓦發(fā)光效率值的組件快速增加，而市場上最近也開始出現(xiàn)具有 115 流明∕瓦的LED,。用相同的標準來比較不同的光源的發(fā)光效率,，鎢絲燈泡大約 17 流明∕瓦、省電燈泡大約為 60 流明∕瓦,，以及低壓鈉路燈的 100 到 200 流明∕瓦,。

　　電壓和電流

        LED的順向電壓是LED制程的一個特點，一般而言,，黃光∕橙光∕紅光 LED的順向電壓值范圍在 2-3V,，而藍光∕綠光∕白光 LED的順向電壓值范圍在 3-4V。流過LED的電流控制了LED亮度,，同時也會影響呈現(xiàn)的色彩,，因此LED會在穩(wěn)定電流模式下運作。高亮度LED通常會采用0.35A,、0.7A,、1.0A、1.4A 以上的電流,。另外還需要考慮的是LED的尺寸和高度,。所提供的產品必須具備散熱功能，這個功能將成為高電流應用的關鍵,。當然,，成本是另一個關鍵性的參數(shù)需要一并納入考慮。
 
　　選擇LED更容易

        許多LED供貨商相繼推出線上選擇工具,，使得LED的選擇變得更為容易,。這些工具能夠逐一比對多種解決方案并提供圖形分析,，這可以讓LED的設計工程師快速地取得最佳的解決方案。

 　　LED的溫度控制

        如果LED這么有效率,，為什么我們還需要對LED進行溫度控制和監(jiān)控,？LED運作時的溫度沒有低于白熾燈的光源嗎？事實證明,，LED雖然比鎢絲燈泡具備更好的效率,，但是仍然產生了大量的熱能。白熾燈泡產生的熱能主要可以透過紅外線輻射方式進行散熱,，但是,，LED在半導體二極管的結構中除了產生熱能外，也會產生光子,。這種熱能不屬于輻射光譜,，必須透過傳導和對流的方式才能排除。
 
        如果LED在比較熱的條件下運作,，會出現(xiàn)一些問題,。LED的亮度會隨著溫度的上升而明顯變暗。另外,，LED的顏色也會隨著溫度的變化而改變，如此可能會在需要保持顏色一致的應用上產生問題,，例如由RGB產生的白光,。在設計驅動器電路時，應該要考慮到LED順向電壓會因為溫度改變而產生變化這類型的電子特性,，如果LED以并聯(lián)配置共享電流,，則LED順向電壓的變化可能也是一個問題。長期暴露在高接面溫度的環(huán)境下,，將加速LED的老化現(xiàn)象,，并降低其使用壽命和可靠性。因此,，在設計系統(tǒng)時,，必須使其在LED的溫度規(guī)格范圍之內運作。這通?？墒褂蒙崞鱽磉_到目的,，例如在印刷電路板上采用較大的銅質區(qū)域、附加散熱器,，或使用加強耐熱型/金屬印刷電路板(PCB)來裝載LED,；此外，也可以使用強制氣流,。
 
        不過,，對于不正常的氣候變化所產生的高熱或是散熱裝置失效等意外狀況,，可以實行一套故障安全機制應對。大部分的降壓拓樸LED驅動器都具有熱關閉功能,，因此若驅動器超出指定的溫度（通常是125到150℃）,，則會關閉驅動器與LED。升壓拓樸驅動器將會保護其本身,，而不會在關閉時加載,，因此需要針對LED使用撬桿電路或其他保護裝置。在任一種情況下,，LED的溫度可能會高于驅動器的溫度,，因此LED本身需要自己的溫度傳感器和監(jiān)控電路的故障安全保護裝置。這種溫度傳感器可以減少或關閉LED的電流,、開啟冷卻風扇,，并且可以對使用者或維修人員提供告警機制。
 
　　LED的溫度傳感器類型

        一般來說,，溫度傳感器的準確性必須提供足夠的彈性,，以便能夠偵測到溫度過熱的問題，同時又不會在正常操作溫度下觸發(fā)故障警示,。舉例而言,，如果系統(tǒng)的一般操作溫度為80℃，而其需要偵測不超過100℃的故障條件,，則若使用 +/- 2℃ 準確度的溫度傳感器系統(tǒng)時,，可將其允許值設定為98℃即可，但若使用 +/-10℃ 準確度的溫度傳感器系統(tǒng),，則將其允許值設定為90℃已是最低值,。

        適用LED的離散式溫度傳感器，包括會隨溫度變化而改變電阻值的熱敏電阻,。熱敏電阻的價格便宜,，且具有較高的敏感度，但為非線性,，因此需要進行初始校準,。熱敏電阻適用于運作溫度范圍為50℃到150℃的系統(tǒng)。
 
        另一種選擇是使用熱電偶,。傳感器的電壓會隨溫度變化而改變,，同時會產生電流，因此不需要使用獨立的電源供應,。它們的敏感度低于熱電偶,，但已足夠LED使用。其提供的溫度范圍已遠遠超出LED所需,，目前已廣泛應用于其他應用中,。相對于熱敏電阻,，其成本較高。這兩種傳感器都需要使用一些模擬電路,，這些模擬電路可能是與微控制器介接,，以便修正溫度變化產生的問題，或是經由關閉或調光接腳直接與LED驅動器相連,。
 
        硅材溫度傳感器的溫度范圍可從-50℃到150℃,，也可用于LED應用中。這些較便宜的傳感器提供了各種應用選項,，其范圍涵蓋與溫度成正比的模擬電壓輸出,、含磁滯的溫度觸發(fā)開/關輸出、風扇控制,，以及數(shù)字接口如與微控制器連接的I2C和SPI∕微傳線接口,。
 
　　溫度傳感器應用范例

        圖2所示為簡單的溫度傳感器電路，該電路介接LM3404HV降壓LED驅動器以及LM26LV溫度傳感器,。溫度傳感器應盡可能放置在靠近LED的位置,。在此電路中，當溫度低于指定值時,，LM26LV 的 OVERTEMP 接腳通常會處于高位,，但當溫度上升時，該接腳就會進入低位,，從而經由 DIM 接腳關閉 LM3404HV,。當溫度回到低于指定值（傳感器具有磁滯功能）5℃ 時，OVERTEMP 接腳會進入高位,，同時會再次啟動 LM3404HV。

          因此,，我們知道可以使用簡單的溫度傳感器來監(jiān)控并修正LED應用中溫度過熱的情形,。在較復雜的系統(tǒng)設計時，可依比例減少LED的電流,，而不用在LED的溫度高于臨界值時關閉它們,。或者可以在LED溫度超過規(guī)格時開啟風扇（并增加 RPM）,。無論如何,，這些溫度感測系統(tǒng)都不能取代對LED進行良好的散熱設計的必要性，但可以將它們視為故障安全關閉機制使用,，以便在一般溫度控制失效時,，提高LED的使用壽命和可靠性。