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看LED协同电路是如何解决LED过流过热的问题

导读: 发光二极管(LED)技术已经取得了快速的进展,而芯片设计和材料的改进促进了更亮、更耐用光源的开发,使光源应用范围日益扩大。节能意识不断的增强也加速了LED照明技术的普及。

    发光二极管(LED)技术已经取得了快速的进展,而芯片设计和材料的改进促进了更亮、更耐用光源的开发,使光源应用范围日益扩大。节能意识不断的增强也加速了LED照明技术的普及。如今LED灯正凭借许多优势迅速取代传统照明方式,首先新型LED灯泡拥有从0.83~7.3瓦的低功耗以及可使用5万小时的寿命;而LED灯泡耐热、抗震,即开即用的特性,适合需要频繁开关操作的场合,有助于满足安全和绿色倡议;LED不含汞,灯泡摸上去不烫手,并可充分调光;且灯泡不会变色,而白炽灯在调光时会发黄;最后是采用不会干扰到无线电和电视讯号的电源安定器。虽然这项技术正在不断普及,但LED照明厂商仍须继续克服LED光源热敏感性强的难题。热量过多或应用不当都会使LED光源的性能大打折扣。

  散热管理决定LED寿命

  使用一个60瓦白炽灯泡的灯具大约产生900流明照度,必须通过传导耗散3瓦热量。使用典型直流LED作为光源达到相同的900流明照度只需要十二个LED。假设顺向电压(VF)为3.2伏特,电流为350毫安,该灯具的输入功率可按下列公式1计算:

  功率=12x3.2伏特x350毫安=13.4瓦………公式1

  在此情况下,约20%输入功率转换为光,80%则转换为热。这取决于多种因素,发热可能与底层不规则以及声子发射、密封、材料等有关。在LED产生的总热量中,有90%透过传导传输。表1为耗散来自LED接面的热量,传导是导热的主要通道,因为对流和辐射仅占全部热传输约10%。比如一个LED可能转换近10.72瓦热量(13.4瓦×0.8)。其中,9.648瓦(10.72瓦×0.9)透过传导从LED接面传输或迁移。显然,LED光源需要精确的功率和热管理系统,因为与其他光源相比,提供给LED的电能大部分转换为热量。如果没有适当的热管理,这种热量会影响LED寿命和色彩输出。同时由于LED驱动装置属于硅组件,很快就会失效,因此必须配备故障安全备用过电流保护装置。

看LED协同电路是如何解决LED过流过热的问题

  LED的光学性能因温度不同而呈现明显的差别。LED的发光量随接面温度升高而减少,对某些技术而言,发射波长也会随温度而变化。如果不对驱动电流和接面温度加以适当控制,LED效率会迅速下降,造成亮度减弱、寿命缩短。与接面温度有关的另一个LED特性是顺向电压(图1),VF为经过LED顺向压降,当传导开始时,VF约为2伏特(对于红色LED)和3.5伏特(对于蓝色LED);TF为在PN接面上,LED内部的温度。如果该温度过高,LED将损坏;Ij为经过LED的顺向电流。如果仅使用一个简单的偏压电阻控制驱动电流,VF将随温度升高而下降,驱动电流增大。尤其对大功率LED而言,这将导致热崩溃,并造成组件失效。常见的做法是透过将LED安装在金属芯印刷电路板(PCB)上加速导热,从而控制接面温度。电线耦合瞬态和涌流也会减少LED寿命,许多LED驱动装置很容易因直流电压和极性错误而受损,LED驱动装置的输出也会因短路而受损或毁坏。多数LED驱动装置含有内置安全功能,包括热关机以及LED开路和短路检测。但是,要保护IC和其他敏感电子组件,可能需要额外的过流保护组件。

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