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  • 自恢复保险丝LED照明过流保护和热管理系统应用

  • 文章出处 - | 作者 - 管理员 | 人气 - | 发表时间 - 2013-09-26 09:20:43
  • LED技术已经取得了飞速发展,而芯片设计和材料的改进促进了更亮、更耐用光源的开发,光源应用范围日益扩大。节能意识的不断增强也加速了LED照明技术的普及。如今,LED灯凭借以下优势正在迅速取代传统照明方式:

    1.能耗低,新型灯泡的功耗范围从0.83瓦到7.3瓦;

    2.寿命长,LED灯泡可使用5万小时;

    3.LED灯泡耐热、抗震,即开即用,非常适合需要频繁开关操作的应用场合;

    4.有助于满足安全和绿色倡议;

    5.LED灯泡摸上去不烫手,不含汞;

    6.可充分调光,调光时,LED灯泡不会变色,而白炽灯在调光时会发黄;

    7.无频率干扰,不会干扰无线电和电视信号的镇流电阻器。

    虽然这项技术正在不断普及,但LED照明厂家仍须继续攻克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。

    导热性能比较 :使用一个60W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12LED。假设VF(正向电压)3.2V,电流为350mA,该灯具的输入功率可按下式计算: 功率P = 12×3.2V×350mA = 13.4W。在这种情况下,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、密封和材料等有关。

    LED产生的总热量中,有90%通过传导传输。为耗散来自LED结的热量,传导是导热的主要通道,因为对流和辐射仅占全部热传输的约10%。比如,一个LED可能转换近10.72瓦热量(13.4×0.8)。其中,9.648(10.72×0.9)通过传导从LED结传输或迁移。

    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驱动装置属于硅器件,它们很快就会失效。这说明必须要配备故障安全备用过流保护装置。大量实验说明,WHPTC自恢复保险丝LED过流保护中具有特别优势。

    结温效应

    LED的光学性能因温度不同而呈现明显的差别。LED的发光量随结温升高而减少,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结温加以适当控制,LED效率会迅速下降,造成亮度减弱、寿命缩短。 与结温有关的另一个LED特性是正向电压。如果仅使用一个简单的偏压电阻器控制驱动电流,VF将随温度升高而下降,驱动电流增大。这会导致热崩溃,尤其是对大功率LED,并造成元件失效。常见的做法是通过把LED安装在金属芯PCB上加速导热,从而控制结温,但整灯的内外温度差别较大,UL8750规定外表温度不能超过60度,内部不能超过90度,要达到这个目的,最简单有效的方法是选择一颗WHPTC自恢复保险丝即可。

    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,要保护集成电路(IC)和其他敏感电子元件,可能需要额外的过流保护器件,WHPTC自恢复保险丝成为首选。

    LED驱动装置输入及输出保护:

    LED是通过恒定电流驱动的,其正向电压介于不到2V4.5V之间,与颜色和电流有关。老式设计依靠简单电阻器限制LED驱动电流,但是基于厂家规定的典型正向压降设计LED电路会导致LED驱动装置过热。

    当经过LED的正向压降下降到大大低于典型规定值的水平时,可能会出现这种情况。在这类事件中,经过LED驱动装置的电压升高可能导致来自驱动装置封装的总功率耗散更高,因此对性能或寿命产生不利影响。

    目前,多数LED应用利用功率转换和控制器件连接各种功率源,如交流电线、太阳能电池板或电池,来控制LED驱动装置的功率 耗散。对这些接口加以保护,防止它们因过流和过温而受损,常常用到具有可复位能力的聚合物正温度系数热敏电阻(WHPTC)器件。可防止因电气短路、电路过载或用户误操作而受损。

    WHPTC热敏电阻也可以放置在MOV之后。许多设备厂家首选保护电路与带上游故障安全保护的可复位WHPTC热敏电阻器件组合。

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