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7张图读懂灯具散热问题及可调整式热维护技能

来源:http://www.zhyxz.com 责任编辑:ag88环亚 2018-08-04 03:13

  7张图读懂灯具散热问题及可调整式热维护技能

  随同 LED照明商场高速开展,LED 照明运用相关产品愈趋于轻浮矮小,并且功率需求却更为强壮,其间,关于散热效能要求日益苛刻。别的,LED 电源模块的失功率亦跟着灯具资料散热效能有限而进步,因而,在 LED 照明操控 IC 相关热维护感测技能,近来成为各 LED 灯具规划运用之热门。

  一般传统的 LED 灯具以选用铝散热资料作为灯壳,虽有杰出的散热作用,但加工杂乱、本钱高、原料重等缺陷。LED 照明灯具散热原理上,需藉由物质内部传导热能的载体导热机理。

  其间,金属导热佳首要是因为金属具有自由电子因而能快速传递热能;而塑料因无自由电子,分子振荡困难,其热传导首要是资料自身晶格轰动的成果,而声子为首要热能载荷者。

  相对的,塑料灯壳在规划、功用和本钱方面的其他长处,如重量轻(比铝材轻20~40%)、兼具易成形、低本钱,并且最为重要的特征是因塑料不导电,具有杰出的电气绝缘才能,故非阻隔型 LED 照明驱动器选用塑料外壳已是大势所趋。

  不过,一般塑料其导热效能相当差,树脂品种资料也直接影响导热好坏,一般塑料导热系数 k 值一般只要 0.2W/(m*K),约为金属铝之 1/1000。无法有用散热及影响 LED 灯具牢靠度。

  LED 灯具牢靠度

  牢靠度的概念,最早始于二次大战,德国在研制 V-1 火箭时,关于每个组件的失功率直接影响整个体系的体现研讨。在LED灯具的电源模块中观念相同,其间环境温度的变因更会导致下降LED灯具的牢靠度,LED 与驱动电路中所运用的电解电容器于牢靠度评价中影响最大。

  其间图1 为高亮度白光 LED 的 Tj 温度与运用命联系图,从图中可知 Tj 温度愈低则运用寿命愈长,别的,图2 电解电容器器温度与运用寿命联系图,电源模块中电解电容器运用寿命,也相同与环境温度成反比。

  电解电容器破坏乃至会导致灯具无法运用,故若灯具能跟着感测环境温度有用的调整自体温度也就能延伸 LED 灯具的运用寿命。因而,怎么调整温度为 LED 照明运用中重要之课题。

  

  

  感测温度的实践运用中,热敏电阻器是最为常见且简单获得的温度传感器,其间 LED 灯具电源模块中参加热敏电阻器作为感测温度运用具有有用且低本钱的解决方案。

  热敏电阻器是由金属氧化物混合后高温烧结而成。所构成的组件具有随温度而改动电阻值的特性。

  其间常见的一大类归于负温度系数热敏电阻(negative temp coefficient thermistor),简称 NTC Thermistor。其电阻值会跟着温度上升而下降。

  运用热敏电阻器用来作温度感测的三大长处:

  1.其具有极高的灵敏度。若选用高阻值的热敏电阻器,灵敏度可高达 10kΩ/ °C。

  2.其相对的高阻值。其在 25° C 时的阻值,能够横跨数百至数 MΩ 的挑选性。其所具有的高阻值,下降了由导线阻抗所带来的差错。

  3.热敏电阻器供给多样性的组件包装,其间贴片式的极小外形包装,乃至尺度可缩小到 0201 包装,如图3 所示。在电路规划中可容易 Layout 于需感测热源的组件周遭。

  

  不过在实务运用上,运用热敏电阻器用来作温度感测,仍是有其约束:

  1.热敏电阻器为被迫电阻器,运用上需由电流流过驱动,故有电流流过即有功率损耗所发出的热能,运用上热敏电阻器需串联大阻值的电阻器限流,以防止热敏电阻器过度自热,反响自体功耗温度,而非感测待测物的温度。

  2.热敏电阻器虽具有较高的阻值与灵敏度,但其温度特性对错线性的,其间图4为兴勤电子 TSMSeries 的热敏电阻阻值对温度的联系图。

  如图所示,在需感测的温度规模内电阻阻值对温度改变剧烈,需并联多颗热敏电阻器或是电阻器以润饰温度斜率改变曲线,研制过程中,拉长开发时效,添加本钱。

  

  可调整过热维护功用

  供给热维护的 LED 驱动 IC,调配热敏电阻器运用需具有可解决热敏电阻器自热问题等约束,别的,热维护功用的可调整性最为重要,其间包括可恣意调整敞开及封闭热维护功用的输出电流调理起始点 (TFB)及输出电流截止点 (TCut-off) 以供电路规划,图 5 为可调整过热维护规划示意图。电路开发阶段能够恣意调整过热维护功用。

  

  别的,因环境温度上升,LED 电流下降斜率调整以到达调理灯具温度之效能。其 LED 的亮度会随输出电流下降而削减,下降的斜率需契合 gamma 曲线中的人眼对低亮度改变的感觉比高亮度改变的感觉敏锐特性,如图 6 所示。

  热维护功用需调整,使高亮度时选用斜率缓慢下降,让运用者在不知不觉中,达到LED 灯温度调理,以延伸运用寿命。

  

  可调整热维护功用 vs. 传统热维护功用曲线有可调整热维护功用的 LED 驱动 IC 与传统热维护功用,输出电流与温度联系图如图 7 所示。量测成果发现显着的可察觉,可调整热维护功用的 LED 驱动 IC 更能够契合用户需求。

  

  可调整式热维护功用 LED 驱动 IC 可有用的延伸灯具运用寿命及提高牢靠度,在功率越做越大的 LED 照明商场,为运用者添加一个绝佳的挑选。(本文作者:聚积科技运用工程部 王曜邦)

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