发光二极管(led)技能现已取得了快速的发展,而芯片规划和资料的改善促进了更亮、更经用光源的开发,使光源运用规模日益扩展。但LED照明厂商仍须持续战胜LED光源热敏理性强的难题。热量过多或运用不妥都会使LED光源的功用大打折扣。
散热办理决议LED寿数
运用一个60瓦白炽灯泡的灯具大约发生900流明照度,有必要通过传导耗散3瓦热量。运用典型直流LED作为光源到达相同的900流明照度只需求十二个LED。假定顺向电压(VF)为3.2伏特,电流为350毫安,该灯具的输入功率可按下列公式1核算:
功率=12×3.2伏特x350毫安=13.4瓦………公式1
在此状况下,约20%输入功率转化为光,80%则转化为热。这取决于多种要素,发热或许与底层不规则以及声子发射、密封、资料等有关。在LED发生的总热量中,有90%透过传导传输。表1为耗散来自LED接面的热量,传导是导热的首要通道,因为对流和辐射仅占悉数热传输约10%。比方一个LED或许转化近10.72瓦热量(13.4瓦&TImes;0.8)。其间,9.648瓦(10.72瓦&TImes;0.9)透过传导从LED接面传输或搬迁。显着,LED光源需求准确的功率和热办理体系,因为与其他光源比较,提供给LED的电能大部分转化为热量。假如没有恰当的热办理,这种热量会影响LED寿数和色彩输出。一起因为LED驱动设备归于硅组件,很快就会失效,因而有必要装备故障安全备用过电流维护设备。
LED的光学功用因温度不同而呈现显着的不同。LED的发光量随接面温度升高而削减,对某些技能而言,发射波长也会随温度而改变。假如不对驱动电流和接面温度加以恰当操控,LED功率会敏捷下降,形成亮度削弱、寿数缩短。与接面温度有关的另一个LED特性是顺向电压(图1),VF为通过LED顺向压降,当传导开始时,VF约为2伏特(关于赤色LED)和3.5伏特(关于蓝色LED);TF为在PN接面上,LED内部的温度。假如该温度过高,LED将损坏;Ij为通过LED的顺向电流。假如仅运用一个简略的偏压电阻操控驱动电流,VF将随温度升高而下降,驱动电流增大。特别对大功率LED而言,这将导致热溃散,并形成组件失效。常见的做法是透过将LED安装在金属芯印刷电路板(PCB)上加快导热,然后操控接面温度。电线耦合瞬态和涌流也会削减LED寿数,许多LED驱动设备很简略因直流电压和极性过错而受损,LED驱动设备的输出也会因短路而受损或破坏。大都LED驱动设备含有内置安全功用,包含热关机以及LED开路和短路检测。可是,要维护IC和其他灵敏电子组件,或许需求额定的过流维护组件。
图1 顺向电压随接面温度升高而下降
输入/输出维护避免负载反常
LED是透过定电流驱动的,其顺向电压介于2~4.5伏特之间,与色彩和电流有关。老式规划依托简略电阻器约束LED驱动电流,可是根据厂家规则的典型顺向压降规划LED电路会导致LED驱动设备过热。当通过LED的顺向压降下降到远低于典型规则值的水平常,或许会呈现这种状况。在这类事情中,通过LED驱动设备的电压升高或许导致来自驱动设备封装的总功率耗散更高,因而对功用或寿数发生晦气影响。
现在,大都LED运用使用功率转化和操控组件衔接各种功率源,如沟通电线、太阳能电池板或电池,来操控LED驱动设备的功率耗散。对这些接口加以维护,避免它们因过流和过温而受损,常常用到具有可复位才能的聚合物正温度系数(PPTC)组件(图2)。能够与功率输入串联一个PolySwitch LVR组件,避免因电气短路、电路超载或用户误操作而受损。此外,放在输入端上的金属氧化物变阻(MOV)也有助于LED模块内的过压维护。
图2 开关形式电源的典型电路维护规划