浅谈如何延长LED灯具寿命

【摘 要】社会的发展和科学的进步为我们带来了新的机遇，同时也提出了新的挑战。在物质财富日益丰富的今天，如何充分使用能源、发挥能源的最大效用已经成为一个重要问题。如今，LED灯具已经走向千家万户，其使用寿命长、节约能源的特点使它受到大力推广。在LED灯具各个参数中，寿命参数是最具有代表性的参数，同时也是最受关注的一个指标。然而，当前对LED灯具寿命的研究中，往往容易忽视影响LED灯具寿命的各因素间的相互作用，对LED灯具寿命的研究并不具有代表性。本文首先介绍了LED灯具的概念，对影响LED灯具使用寿命的相关因素进行了分析，基于此，提出相应的措施以延长LED灯具的使用寿命。

【关键词】LED灯具；使用寿命；措施

0 前言

当前，全球范围内被用于照明的电能约占总数的25%―50%，而随着全球人口的不断增长，高效使用电能成为今后能源利用过程中的重中之重。LED（Light Emitting Diode）是指发光二极管，是一种利用电能发光的半导体材料。作为固定光源的LED具有寿命长、能耗少和绿色环保等优点，在照明领域被广泛使用，目前，成熟的LED灯具已经可以达到100流明/瓦的光效。但我们也应看到，在LED灯具不断得到改进的同时，对LED灯具寿命改进的研究成效不大。鉴于此，对LED灯具进行正确评估并延长LED灯具寿命成为当前面临的重要问题。

1 LED灯具的分类

LED灯具主要分为两类：户外照明灯具和室内照明灯具。户外照明灯具主要是由单一颗数的LED光源构成，包括路灯、庭院灯、舞台灯、隧道等和景观灯等，其作用在于亮化较大范围的户外环境。室内照明灯具有日光灯、台灯、吊灯等，主要作用是用于室内照明，是有大功率的LED光源所构成的LED灯具，其内部包括LED灯珠、散热系统和驱动电源等。

2 LED灯具寿命

一般来说，LED寿命包括两个方面内容：LED光源寿命和灯具寿命。LED光源是新型的固定光源，它是通过电光之间的相互转换进行发光的器件，基于这样的物理机能，理论上来说，LED的寿命是永不会耗尽的，它是可以无限使用的光源。但实际上，LED不管使用怎样的材料，在长期的光能、电能和热能的多重作用之下都会出现老化现象，从而逐步走向衰退并失去原有的功能和用途，这时就说LED处于“死亡”状态，通俗说就是已经不能使用。因此，我们说LED光源也是有一定使用期限的，通常这个使用期限要远远大于传统的照明工具，如白炽灯等。

判断LED的光源寿命是以光源输出大小为依据，一般而言，若LED光源的光输出总量减少到了70%的时候就标志LED光源寿命已经结束了。在当前LED的光源寿命评价体系中，不同地区、不同国家给出了各自的评定标准，比如，美国在评定LED的光源寿命时采用的是IES LM―80标准体系，欧洲采用的是IEC62504，而我国则在欧洲的现行标准上加以变动，使用的是GB/T24826标准。

LED灯具寿命是由较多颗数的LED光源共同组成的，同单一的LED光源寿命不同。为了保证一定的配光效果，对每一颗LED光源的光分布都要经过严格的计算，根据光学体系进行严密地设计。除此之外，相应的散热体系和电源驱动也是LED灯具寿命组成的重要指标，这些相互联系着的子系统对灯具寿命都有不同程度的影响。一般来说，对LED灯具寿命的判定不能单单选取某一个因素的某个最好值或最差值，要将不同影响因素相互连接起来成为一个整体，研究其对对灯具寿命的影响。

3 影响LED灯具寿命的因素

3.1 散热系统的影响

在实际使用过程中，LED灯具同传统光源一样都会产生热能，但由于LED本身体积较小，所以其热能的密度要远远大于传统型的光源。一般而言，LED灯具在使用时输入的电能只有30%―40%能够被转化为光能，其余的60%―70%以不同的点阵振动形式被转化成热能，而这部分热能则是影响LED灯具寿命的决定性因素。若LED灯具的温度超过规定的临界值，那么LED光源的永久性就会被破坏，大大降低LED灯具的使用寿命，因此，散热系统是影响LED灯具寿命的关键因素。

3.2 驱动电源的影响

LED光源一般使用的是直流驱动，同人们日常用电之间要借助驱动器进行连接，将平常的交流电转化成LED能使用的直流电。按驱动方式的不同可以将直流驱动分为两种，第一种是恒流式驱动方式，这是较为理想的一种驱动方式，其电流输出恒定，但也具有一定的缺点，如耗资较大并且直流输出电压会随着负载阻值的大小不同上下变化，因此采用该驱动方式要严格控制好LED光源的使用量。第二种是稳压式驱动方式，其输出的电压是固定的，但其输出的电流会随负载值的变化而增减，而且经过整流后，LED灯具的亮度会受到一定程度的影响。

LED驱动电源是制约灯具使用寿命的一个重要原因，LED灯具大多数是电容型的驱动方式，在上电的一瞬间会使起始峰值的电压陡然升高，引起LED的断开或击穿。所以，要保证驱动电源的高效率驱动和高功率因数，市面上驱动电源质量不一，这也是导致LED灯具寿命不高的重要原因。

3.3 LED灯具质量及使用环境

LED灯具在封装工艺上的差别也会对其使用寿命产生影响，同等使用环境下，使用普通底胶封装的LED灯比同类使用低衰胶水封装的LED灯平均老化程度减少74%。另外，不同的LED灯使用环境也会对其寿命产生一定影响。

4 延长LED灯具寿命的措施

4.1 改善散热性能

要延长LED灯具的使用寿命，关键要提高灯具的散热性能，主要可以从以下几方面进行改进。首先，在电子芯片散热方面采取风冷散热器的方式，这是目前最为经济直接的散热方式。相对于一般采用的强制风冷散热技术，风冷散热器的冷却能力可以达到55W/cm2。其次是热管散热方式，该散热方式具有占用空间少、能源消耗小和冷却能力强的优点，是一种非常高效率的导热元件。最后，水冷散热、半导体散热等技术也是LED灯具散热方式的有效选择，在实践中要根据适当的环境和产品特点选择合适的散热方式，改善灯具散热性能，提高其使用寿命。

4.2 提高驱动电源可靠性

驱动电源是LED在供电时的专用电源，它能保证LED灯具获得更好的使用效果。驱动电源要保证电路结构的简单性，具备高效的转换效能。当需要进行多电路输出时，要对每一个输出电路进行单独操作，同时为了适应不同场合的亮度调节要求，需要保障LED调光功能的良好线性度。当出现故障时，其固有的保护作用能对电路、LED灯具及其使用者起到保护功能。提高LED灯具驱动电源的可靠性，实现一级电路的交流电与恒流输出的转变，提升LED灯具驱动电源的使用效率，进而延长LED灯具的使用寿命。

4.3 提升产品质量

好的质量是保证产品使用寿命的前提条件，使用好的封装技术进行LED灯具的制作，可以大大提高灯具的整体使用寿命，降低因产品质量带来的问题。另外，提高LED灯具的使用环境，减少恶劣环境（比如高温）对LED灯具的损害也可以在一定程度上提升产品性能。

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