與其它的燈源相比,大功率LED會產(chǎn)生嚴重的散熱標(biāo)題,這重要是由于LED不通過紅外輻射進行散熱。一般而言,用于驅(qū)動LED的功耗有75%~85%終極轉(zhuǎn)換為熱能,過多的熱量會減少LED的光輸出和產(chǎn)生偏色,加速LED老化。因此,熱治理是LED系統(tǒng)設(shè)計最重要的一個方面。LED系統(tǒng)生產(chǎn)商通過尋求優(yōu)化的散熱器、高效印制電路板、高熱導(dǎo)率外殼等來應(yīng)對這一挑釁。但是,工程師們需要轉(zhuǎn)變他們的理念,熱治理并不是機械設(shè)計師的專利,電子工程師同樣可以進行熱治理設(shè)計。實踐證實,通過電路實現(xiàn)溫度補償功效進行熱治理是一個既經(jīng)濟又可靠的方法。
溫度補償原理
一般而言,大功率LED的產(chǎn)品規(guī)格書中都會標(biāo)明不同環(huán)境溫度(或LED焊點的溫度)下的最高允許輸出電流(如圖1)的曲線圖。當(dāng)四周溫度低于安全溫度點,輸出最高允許電流保持不變;當(dāng)高于安全溫度點,輸出最高允許電流隨四周溫度升高而下降,即所謂的降額曲線。為確保LED的性能壽命不受影響,必需保證LED工作在降額曲線與橫、縱坐標(biāo)軸所包絡(luò)的安全區(qū)內(nèi)。
圖 1 LED 降額曲線
但是,目前大多數(shù)LED燈具生產(chǎn)商都將LED的驅(qū)動電流設(shè)計為不隨溫度變更的恒流源,因此,當(dāng)LED四周溫度高于安全溫度點時,工作電流就不在安全區(qū)內(nèi),這將導(dǎo)致LED的壽命遠低于規(guī)格書的數(shù)值甚至直接損壞。而LED四周溫渡過高是由LED自身發(fā)熱導(dǎo)致,目前有兩個措施可以解決這個標(biāo)題?! ?br /> 一種措施是應(yīng)用導(dǎo)熱性更好的散熱裝置,減小LED芯片至環(huán)境的熱阻,把持LED內(nèi)部溫度不至比環(huán)境溫度高太多,但這需要較高的本錢。此外,難以避免的標(biāo)題是,當(dāng)散熱裝置應(yīng)用一段時間后在燈體外殼的散熱片上沉積灰塵,以及鋁合金基敷銅板上連接銅層和鋁基板的介質(zhì)層老化脫膠都將導(dǎo)致熱阻較大幅度地上升,導(dǎo)致整體散熱性能降落。另一種措施是使LED工作在安全區(qū)邊際,這樣既滿足在安全溫度點內(nèi)輸出電流、輸出功率工作在額定狀態(tài)且恒定,而且在高于安全溫度點輸出電流按比例降落進行負補償,保證LED應(yīng)用壽命,這就是溫度補償?shù)暮x。
數(shù)字溫度傳感器配合驅(qū)動器實現(xiàn)溫度補償
有些照明產(chǎn)品需要一些智能把持,如一些高級路燈的利用,這些系統(tǒng)往往應(yīng)用單片機對全部系統(tǒng)進行監(jiān)督和把持。這時可利用原有的單片機把持系統(tǒng)參加溫度補償功效,即便在惡劣的環(huán)境下,如夏日曝曬,系統(tǒng)內(nèi)的溫度仍能得到很好地把持?!?br />
圖2為此類系統(tǒng)驅(qū)動單路LED串的示意圖。溫度檢測部分采用了矽恩微電子公司生產(chǎn)的高精度數(shù)字溫度傳感器SN1086,SN1086可以同時檢測芯片本身溫度,相當(dāng)于間接檢測PCB溫度,又能檢測遠端三級管溫度,若將三極管與LED一同焊接在鋁基板上便可以檢測鋁基板溫度。SN1086將檢測到的兩種溫度通過芯片內(nèi)部的高精度Delta-Sigma ADC進行模數(shù)轉(zhuǎn)換,將溫度的數(shù)字成果通過I2C總線的SDA數(shù)據(jù)線和SCL時鐘線與單片機通信。當(dāng)單片機接收到鋁基板溫度成果后與預(yù)設(shè)定的安全溫度點閾值進行比對,當(dāng)溫渡過高時啟動溫度補償程序,通過PWM1按比例下降LED驅(qū)動器的輸出電流。單片機同時監(jiān)控PCB板溫度,溫渡過高時通過PWM2信號線把持風(fēng)扇對PCB進行散熱,確保板上的元器件尤其是電解電容的溫度不會過高?!?br /> 這種系統(tǒng)把持極大加強了系統(tǒng)的穩(wěn)固性,并保證整體系統(tǒng)的應(yīng)用壽命,實踐證實系統(tǒng)內(nèi)部溫度得到很好地把持,但硬件本錢較高,適于中高端范疇的利用。
DC-DC降壓LED驅(qū)動器實現(xiàn)溫度補償
若能將溫度補償功效集成在芯片內(nèi)部,這將極大下降應(yīng)用本錢和所占空間。SN3352正是為了這個目標(biāo)而設(shè)計出來的芯片,SN3352是降壓型DC-DC恒流芯片,工作電壓范疇6~40V,輸出電流達700mA,溫度補償未啟動時恒流性能精良,實用于驅(qū)動串聯(lián)的1W或者3W LED燈。SN3352具備調(diào)光功效,通過轉(zhuǎn)變ADJI引腳的模仿電壓或者對此引腳施加PWM信號都能實現(xiàn)調(diào)光功效。SN3352內(nèi)部集成了矽恩微電子自有專利技巧的溫度補償電路,溫度補償功效需要外接一個普通電阻Rth用于設(shè)置溫度補償啟動的溫度點Tth和一個檢測溫度的負溫度系數(shù)熱敏電阻Rntc配合實現(xiàn)。
SN3352通過RNTC引腳不斷丈量與LED焊接在同一塊鋁基板的熱敏電阻Rntc阻值,隨著LED鋁基板溫度上升,當(dāng)熱敏電阻的阻值低至與連接在RTH引腳上的普通電阻Rth阻值相等時,溫度補償功效啟動,輸出電流將會主動隨溫度升高而下降,由此可見,溫度補償啟動的溫度點Tth可以通過轉(zhuǎn)變Rth阻值進行更改。而電流隨溫度下降的斜率可以通過選擇不同B常數(shù)的熱敏電阻來決定。
輸出電流的公式如下:
當(dāng)Rntc>Rth時,溫度補償未啟動,輸出電流保持不變,大小由設(shè)置電流電阻Rs和ADJI引腳電壓決定:
其中:VADJI為調(diào)光引腳ADJI引腳的電壓,單位V,調(diào)光范疇0.3V~1.2V,懸空時電壓為1.2V;
當(dāng)Rntc
其中:, R25為熱敏電阻在25oC下的阻值,B為熱敏電阻的B常數(shù),熱敏電阻特征重要由這兩個參數(shù)決定;
根據(jù)輸出補償電流的成果, 對不同的溫度做一組電流曲線,不難得出,即便把溫度補償啟動的溫度點Tth設(shè)置在較高溫度,如100oC以上,電流隨溫度下降的斜率仍然保持較高斜率。這差別于目前市面上其他的溫度補償計劃,這些計劃在較低溫度保持較大的補償斜率,而在較高溫度補償斜率大幅降落,這有悖于LED降額曲線在高溫斜率更加大的事實。因此SN3352在高溫仍然保持大的補償斜率可以滿足盡大多數(shù)LED降額曲線的補償斜率,保證LED工作在安全區(qū)內(nèi)。
此外,SN3352還具備級聯(lián)功效,每個芯片的ADJO引腳連接下一級芯片的ADJI引腳,將帶有溫度補償信息的電壓由前一級芯片的ADJO引腳輸出到下一級芯片的ADJI引腳。每個ADJO引腳最多可以驅(qū)動5個ADJI引腳。因此,只需要一個熱敏電阻就能讓全部系統(tǒng)共享溫度補償功效,當(dāng)溫度補償啟動時,接進SN3352系統(tǒng)中所有的LED都會隨溫度上升而降落。
圖4 溫度補償曲線圖 (Rntc的B=3900,R25=100K,Rth=36K)
利用SN3352的溫度補償?shù)臅r候,可以應(yīng)用矽恩微電子的SN3352利用仿真程序,輸進熱敏電阻的參數(shù)和Tth值后,程序主動盤算出Rth選值和天生補償曲線,圖4即為此程序天生。在布線方面,為了不拾取電路噪音,RTH引腳和Rth電阻的連接導(dǎo)線應(yīng)盡量短,而由于連接RNTC引腳至熱敏電阻Rntc的連線經(jīng)常需要較長的導(dǎo)線至鋁基板,因此緊靠芯片RNTC引腳需要有旁路電容對地濾除雜波,一般而言0.1?F貼片電容即可。
另一款具備溫度補償功效的SN3910重要用于高壓范疇的降壓型DC-DC恒流芯片,全電壓范疇輸進,外置高壓MOS管,輸出電流達700mA,芯片工作在恒定關(guān)斷時間模式,具有精良的線電壓調(diào)劑率。這款芯片重要用于日光燈計劃和其他市電直接接進的計劃。矽恩微電子將根據(jù)不同客戶的利用計劃和溫度補償請求供給與之配套的利用電路、BOM表和布板建議,縮短產(chǎn)品上市時間。
線性恒流LED驅(qū)動器實現(xiàn)溫度補償
另一款具備溫度補償功效的LED線性恒流源驅(qū)動器是SN3118,其輸出電流可由外接電阻編程,合適20mA~200mA的低電流LED利用。SN3118工作電壓6V~30V,四個支路電流之間匹配度±5%以內(nèi),每路最大電流才能達175mA,工作時無EMI標(biāo)題。電路中同樣應(yīng)用一個普通電阻和負溫度系數(shù)的熱敏電阻實現(xiàn)溫度補償,當(dāng)熱敏電阻阻值降落至普通電阻阻值時,溫度補償啟動。
本文小結(jié)
溫度補償功效以其低本錢、高可靠性兼顧了LED壽命和輸出功率,不會由于環(huán)境惡劣或是散熱裝置異常、老化而使得LED性能和壽命受到影響。矽恩微電子的LED驅(qū)動IC產(chǎn)品籠罩各種利用范疇,擁有先進的溫度補償技巧,可為客戶量身定做計劃。
圖5 SN3910驅(qū)動LED典范利用圖
圖6 SN3118驅(qū)動LED典范利用圖
當(dāng)前位置技術(shù)知識 >> 大功率LED驅(qū)動的溫度補償技巧點評
大功率LED驅(qū)動的溫度補償技巧點評
上一頁:談LED太陽能草坪燈技巧原理
相關(guān)文章
最新文章
- 環(huán)形熒光燈市場混亂 分歧格企業(yè)大爆光
- 節(jié)能周內(nèi)耗電“大碩鼠”遭集體曝光
- 環(huán)球通專訪之藝揚燈飾
- 光源的方面知識
- 光源產(chǎn)品應(yīng)用常見標(biāo)題
- “燈飾大王”打造傳奇經(jīng)歷的夢幻王國
- 民用\建筑燈具命名方法
- LED照明推廣尚需解決環(huán)氧樹脂封裝關(guān)
- 省電高效 白光LED代替普通燈泡時日不久
- 光源與照明
- 家居照明“風(fēng)景這邊獨好”前景廣闊
- 應(yīng)用壽命百倍的半導(dǎo)體(LED)照明將進百姓..
- 怎樣突破國內(nèi)照明市場的瓶頸?
- 現(xiàn)代家居燈飾市場需求呈九大趨勢
- 世衛(wèi)組織發(fā)出警告:慎用太陽燈
- 照拋開燈管 應(yīng)用LED明的47英寸液晶