家電小知識:LED過流過熱解決方法

導讀新時代發展越來越快相信很多小伙伴對家電知識這方面很朦朧吧,正好小編對家電方面頗有研究,現在就跟小伙伴們聊聊一篇關于LED過流過熱解決

新時代發展越來越快相信很多小伙伴對家電知識這方面很朦朧吧,正好小編對家電方面頗有研究,現在就跟小伙伴們聊聊一篇關于LED過流過熱解決方法,相信很多小伙伴們都會感興趣,那么小編也收集到了有關LED過流過熱解決方法信息,希望小伙伴們看了有所幫助。

  發光二極管(led)技術已經取得了快速的進展,而芯片設計和材料的改進促進了更亮、更耐用光源的開發,使光源應用范圍日益擴大。但LED照明廠商仍須繼續克服LED光源熱敏感性強的難題。熱量過多或應用不當都會使LED光源的性能大打折扣。

  散熱管理決定LED壽命

  使用一個60瓦白熾燈泡的燈具大約產生900流明照度,必須通過傳導耗散3瓦熱量。使用典型直流LED作為光源達到相同的900流明照度只需要十二個LED。假設順向電壓(VF)為3.2伏特,電流為350毫安,該燈具的輸入功率可按下列公式1計算:

  功率=12x3.2伏特x350毫安=13.4瓦………公式1

  在此情況下,約20%輸入功率轉換為光,80%則轉換為熱。這取決于多種因素,發熱可能與底層不規則以及聲子發射、密封、材料等有關。在LED產生的總熱量中,有90%透過傳導傳輸。表1為耗散來自LED接面的熱量,傳導是導熱的主要通道,因為對流和輻射僅占全部熱傳輸約10%。比如一個LED可能轉換近10.72瓦熱量(13.4瓦&TImes;0.8)。其中,9.648瓦(10.72瓦&TImes;0.9)透過傳導從LED接面傳輸或遷移。顯然,LED光源需要精確的功率和熱管理系統,因為與其他光源相比,提供給LED的電能大部分轉換為熱量。如果沒有適當的熱管理,這種熱量會影響LED壽命和色彩輸出。同時由于LED驅動裝置屬于硅組件,很快就會失效,因此必須配備故障安全備用過電流保護裝置。

  

  LED的光學性能因溫度不同而呈現明顯的差別。LED的發光量隨接面溫度升高而減少,對某些技術而言,發射波長也會隨溫度而變化。如果不對驅動電流和接面溫度加以適當控制,LED效率會迅速下降,造成亮度減弱、壽命縮短。與接面溫度有關的另一個LED特性是順向電壓(圖1),VF為經過LED順向壓降,當傳導開始時,VF約為2伏特(對于紅色LED)和3.5伏特(對于藍色LED);TF為在PN接面上,LED內部的溫度。如果該溫度過高,LED將損壞;Ij為經過LED的順向電流。如果僅使用一個簡單的偏壓電阻控制驅動電流,VF將隨溫度升高而下降,驅動電流增大。尤其對大功率LED而言,這將導致熱崩潰,并造成組件失效。常見的做法是透過將LED安裝在金屬芯印刷電路板(PCB)上加速導熱,從而控制接面溫度。電線耦合瞬態和涌流也會減少LED壽命,許多LED驅動裝置很容易因直流電壓和極性錯誤而受損,LED驅動裝置的輸出也會因短路而受損或毀壞。多數LED驅動裝置含有內置安全功能,包括熱關機以及LED開路和短路檢測。但是,要保護IC和其他敏感電子組件,可能需要額外的過流保護組件。

  

  圖1 順向電壓隨接面溫度升高而下降

  輸入/輸出保護防止負載異常

  LED是透過定電流驅動的,其順向電壓介于2~4.5伏特之間,與顏色和電流有關。舊式設計依靠簡單電阻器限制LED驅動電流,但是基于廠家規定的典型順向壓降設計LED電路會導致LED驅動裝置過熱。當經過LED的順向壓降下降到遠低于典型規定值的水平時,可能會出現這種情況。在這類事件中,經過LED驅動裝置的電壓升高可能導致來自驅動裝置封裝的總功率耗散更高,因此對性能或壽命產生不利影響。

  目前,多數LED應用利用功率轉換和控制組件連接各種功率源,如交流電線、太陽能電池板或電池,來控制LED驅動裝置的功率耗散。對這些接口加以保護,防止它們因過流和過溫而受損,常常用到具有可復位能力的聚合物正溫度系數(PPTC)組件(圖2)。可以與功率輸入串聯一個PolySwitch LVR組件,防止因電氣短路、電路超載或用戶誤操作而受損。此外,放在輸入端上的金屬氧化物變阻(MOV)也有助于LED模塊內的過壓保護。

  

  圖2 開關模式電源的典型電路保護設計

  

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