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如何选择高亮度LED并使其正常运作

作者:时间:2013-11-24来源:网络收藏
break-word; text-indent: 2em; line-height: 24px; color: rgb(62, 62, 62); font-family: Tahoma, Arial, sans-serif; font-size: 14px; text-align: justify; ">的温度控制

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/221992.htm

如果这么有效率,为什么我们还需要对进行温度控制和监控?LED运作时的温度没有低于白炽灯的光源吗?事实证明,LED虽然比钨丝灯泡具备更好的效率,但是仍然产生了大量的热能。白炽灯泡产生的热能主要可以透过红外线辐射方式进行散热,但是,LED在半导体二极管的结构中除了产生热能外,也会产生光子。这种热能不属于辐射光谱,必须透过传导和对流的方式才能排除。

如果LED在比较热的条件下运作,会出现一些问题。LED的亮度会随着温度的上升而明显变暗。另外,LED的颜色也会随着温度的变化而改变,如此可能会在需要保持颜色一致的应用上产生问题,例如由RGB产生的白光。在设计驱动器电路时,应该要考虑到LED顺向电压会因为温度改变而产生变化这类型的电子特性,如果LED以并联配置共享电流,则LED顺向电压的变化可能也是一个问题。长期暴露在高接面温度的环境下,将加速LED的老化现象,并降低其使用寿命和可靠性。因此,在设计系统时,必须使其在LED的温度规格范围之内运作。这通常可使用散热器来达到目的,例如在印刷电路板上采用较大的铜质区域、附加散热器,或使用加强耐热型/金属印刷电路板(PCB)来装载LED;此外,也可以使用强制气流。

不过,对于不正常的气候变化所产生的高热或是散热装置失效等意外状况,可以实行一套故障安全机制应对。大部分的降压拓朴LED驱动器都具有热关闭功能,因此若驱动器超出指定的温度(通常是125到150℃),则会关闭驱动器与LED。升压拓朴驱动器将会保护其本身,而不会在关闭时加载,因此需要针对LED使用撬杆电路或其他保护装置。在任一种情况下,LED的温度可能会高于驱动器的温度,因此LED本身需要自己的温度传感器和监控电路的故障安全保护装置。这种温度传感器可以减少或关闭LED的电流、开启冷却风扇,并且可以对使用者或维修人员提供告警机制。LED的温度传感器类型

一般来说,温度传感器的准确性必须提供足够的弹性,以便能够侦测到温度过热的问题,同时又不会在正常操作温度下触发故障警示。举例而言,如果系统的一般操作温度为80℃,而其需要侦测不超过100℃的故障条件,则若使用 +/- 2℃ 准确度的温度传感器系统时,可将其允许值设定为98℃即可,但若使用 +/-10℃ 准确度的温度传感器系统,则将其允许值设定为90℃已是最低值。

适用LED的离散式温度传感器,包括会随温度变化而改变电阻值的热敏电阻。热敏电阻的价格便宜,且具有较高的敏感度,但为非线性,因此需要进行初始校准。热敏电阻适用于运作温度范围为50℃到150℃的系统。

另一种选择是使用热电偶。传感器的电压会随温度变化而改变,同时会产生电流,因此不需要使用独立的电源供应。它们的敏感度低于热电偶,但已足够LED使用。其提供的温度范围已远远超出LED所需,目前已广泛应用于其他应用中。相对于热敏电阻,其成本较高。这两种传感器都需要使用一些模拟电路,这些模拟电路可能是与微控制器介接,以便修正温度变化产生的问题,或是经由关闭或调光接脚直接与LED驱动器相连。

硅材温度传感器的温度范围可从-50℃到150℃,也可用于LED应用中。这些较便宜的传感器提供了各种应用选项,其范围涵盖与温度成正比的模拟电压输出、含磁滞的温度触发开/关输出、风扇控制,以及数字接口如与微控制器连接的I2C和SPI∕微传线接口。

温度传感器应用范例

图2所示为简单的温度传感器电路,该电路介接LM3404HV降压LED驱动器以及LM26LV温度传感器。温度传感器应尽可能放置在靠近LED的位置。在此电路中,当温度低于指定值时,LM26LV 的 OVERTEMP 接脚通常会处于高位,但当温度上升时,该接脚就会进入低位,从而经由 DIM 接脚关闭 LM3404HV。当温度回到低于指定值(传感器具有磁滞功能)5℃ 时,OVERTEMP 接脚会进入高位,同时会再次启动 LM3404HV。

因此,我们知道可以使用简单的温度传感器来监控并修正LED应用中温度过热的情形。在较复杂的系统设计时,可依比例减少LED的电流,而不用在LED的温度高于临界值时关闭它们。或者可以在LED温度超过规格时开启风扇(并增加 RPM)。无论如何,这些温度感测系统都不能取代对LED进行良好的散热设计的必要性,但可以将它们视为故障安全关闭机制使用,以便在一般温度控制失效时,提高LED的使用寿命和可靠性。


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关键词: 高亮度 LED

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