LED的光衰补偿方案

大功率LED发光性能会随时间和温度衰退已为人们所认识，这是大功率LED照明当前面临的一个重要要问题。由于大功率LED的价格还比较高，要想通过LED获得相对其它光源更好的投资回报，就必须靠长寿命同时尽可能节省电费来弥补灯具的高价格。目前国内大功率LED照明为解决光衰问题，通常的做法是在灯具达到预期寿命前，灯具提供超过需要的光通量，在灯具的使用过程中光通量逐步降低，当灯具到达预期寿命时灯具的光通量接近实际需要值。这种做法虽然简单，但无疑浪费了电能，过度照明也影响了灯具的寿命，因此找到更好的光衰解决办法是很有意义的。

从LED的正常使用看，影响LED寿命的最主要的因素就是热。热量的来源，主要是LED产生的热,大功率LED将20-30%的电能转换成光，70%左右的转换成了热量，另外如果驱动器采用内置的方法，驱动器的损耗也会增加LED的热量。热量的积累使得温度升高，温度升高使得芯片的性能衰退、材料老化、变性。当前，大功率LED的光衰主要还是由芯片自身决定的，另外应用不当(供电不当、散热不良等)也是引起光衰的原因，如图1。

LED的光衰是和它的结温有关，所谓结温就是半导体PN结的温度，结温越高越早出现光衰，也就是寿命越短。从图1可以看出，假如结温为105度，亮度降至70%的寿命只有一万多小时，95度就有2万小时，而结温降低到75度，寿命就有4万小时，65度时更可以延长至9万小时。所以延长寿命的非常关键的一点就是要降低结温。但事实上由于灯具本身个体大小以及成本控制的因素，LED的结温一般比较难控制在一个比较低的值，光衰的情况始终是LED灯具设计中挥之不去的阴影。对于一颗特定的LED芯片，传统的方案为将输出电流设定在满足LED光源额定寿命到来时的流明要求对应的值。这样会使得刚开始使用时LED灯输出的流明数为额定的130%以上甚至更高，如图2。

因此传统LED照明设计，在灯具寿命前灯具始终处于过度照明的状态，对于新灯来说过照明甚至可能达到30%以上，而通过智能光衰补偿方式，可以使灯具在寿命周期内恒定工作在用户需要的光通量状态，将过度照明浪费的能源节省下来，同时也延长了光源和驱动器的寿命。

英飞特电子提出一种新的通过智能控制来解决光衰补偿的解决方案。

首先根据LED芯片的温度从LED芯片的datasheet上得到LED的光衰特性曲线,建立数学模型。然后通过控制芯片的内部计算得到如下图所示的输出电流缓慢增加的曲线。LED驱动器能够控制自身输出的电流随着LED光源累计照明时间增加而增大，进而实现随累计照明时间的增加而增加LED光源输出的光通量，实现光衰补偿，从而保证LED光源输出的光通量能够随累计照明时间的增加始终恒定在被照射区域需要的量，如图3。控制的基本框图，如图4。

光衰补偿控制器包含一个补偿设计单元，一个定时控制单元和一个输出单元。输出通过控制驱动器电流反馈控制中的参考电平，使得驱动器的输出电流能够随着控制器的设计变化。而外部的Rset可以用来设定不同的补偿曲线，如图5。

另外，对于现有的没有内置光衰补偿的LED驱动器，只要驱动器能够被0-10V调光，则可以通过外置的光衰补偿控制器来实现光衰补偿，具体实现方式，如图6。

英飞特电子提出的这种光衰补偿技术，与现有早期过度照明补偿光衰的方法相比，在驱动LED光源时，不需要预留电流，进而节约能源，延长灯具寿命，设计合理还可以实现降低灯具光源的成本。通过改变所述光衰调节线上的电阻，使得同一个LED驱动装置在驱动不同光衰速率的LED光源时能实现不同的光衰补偿特性，提高了装置的通用性。另外，如果要实现更为精确的光衰补偿，英飞特可以在出厂前为客户提前在控制器中写入定制的程序。而在不久的将来，这种光衰补偿控制器将可以和其它功能的控制器集成在一起，实现更多功能的LED控制。