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设计人员必看!UVC LED的一些设计问题及解决方案

2017-10-07 00:49
来源: LED网

过热是一个常见的问题,可以对LED的光输出和寿命产生负面影响。由于LED的即时开关功能,可以以周期性的方式快速打开和关闭LED。荧光的应用通常需要更高的光输出,通常使用脉冲模式(占空比)来更安全地增加LED电流。占空比是指在一个脉冲循环内,通电时间相对于总时间所占的比例。例如,以50%占空比工作的LED,关闭和打开的时间正好各一半。图2显示了各种驱动电流和占空比下的归一化光输出。

图2. 这里我们看到了不同的占空比对归一化光输出的影响,而开启时间恒定在500μs。归一化功率是相对于最大额定工作电流100mA时(加上合适的散热器)光输出的相对光输出功率。

以高电流操作LED会影响LED结温,从而影响寿命和光输出。优化占空比可以最大限度地减小驱动电流对结温的影响,从而保持LED的性能。图3说明了占空比对维持LED结温的影响。通过在5%占空比下工作,可以实现光输出的三倍以上(如图2所示),对结温的影响最小。

图3. 该图显示了不同的占空比对结温的影响,其开启时间保持恒定在500μs。

过热会对LED的光输出和使用寿命产生负面影响。长期而言,这种热量会降低LED的使用寿命。由于与较长波长的LED相比,能量转换成热量的比例更大,因此设计UVC LED时,热管理非常重要。正确的热管理可使结温保持在给定应用所需的低温度,并保持LED的性能。除了被动和主动冷却方式之外,所选择的PCB还可以实现更好的散热。

图4. 对比不带散热器的FR4和铝芯PCB的热盘温度(a);对比带和不带散热器的铝芯PCB的热盘温度(b)。

FR4是最常用的PCB材料之一,因为其成本相对较低,但它的导热性低。在热负载高的系统中,金属芯PCB具有更好的导热性,是更优的选择。随着散热需求的增加,设计人员通常会倾向于增加PCB面积,并添加散热片以实现好的散热管理。 如果需要进一步散热,设计师可以采用更多的主动冷却技术。

随着UVC LED性能的提高,设计人员正在利用设计灵活性的优势,用于光谱仪器和消毒反应器。LED在这些应用中的优势会实现更紧凑、高效、更具成本效益的设计。随着这项技术的不断发展,聪明的设计师将会发现更多的方法使用UVC LED的优势来应对这些市场的挑战。

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