跟着LED照明设备(发光二极管)的功用不断进步,价格日渐贱价,其商场也敏捷扩展。LED照明设备已完成了贱价化,可是,与传统的白炽灯,荧光灯比较,作为照明设备的实绩依然欠佳,人们指出其安全性的课题。尽管LED具有高效照明,低耗电的特色,可是作为高亮度的LED元件自身却处于反常的高温状况。
本文将介绍运用村田制作所的陶瓷PTC热敏电阻“POSISTOR”来简略完成LED照明设备过热维护的办法,可以到达低成本,进步LED照明设备的安全性。
演示板阐明
图1:村田制作所展出的发光二极管(LED)演示板
在该LED演示板上装载5个外表贴装型LED,在其正下方的电路板反面装备了小型陶瓷加热器。液晶显现器显现LED邻近的电路板温度。右下方的相片表明电路板反面的加热器对LED进行强制加热。LED邻近的温度到达80℃以上,过热的LED亮度大幅度下降。这是因为LED邻近装置的PTC热敏电阻“POSISTOR”的效果,流过LED的电流受到约束。
这样,在LED自身反常发热或因外部原因使LED周围温度反常升高时,经过下降LED的亮度,可避免LED持续不断地发热,然后避免照明设备的冒烟、焚烧等严峻事态的产生。
图2是此类LED演示板的电路示意图。在5个并联的LED上施加了稳定电压5V。经过双晶体管,在LED上串联固定电阻(R)和“POSISTOR”(RPTC),其组成电阻(R和RPTC)则约束了流过LED的最大电流。晶体管具有的效果是:操控“A”的电位,由此接通及断开流过LED的电流,而且依托PWM操控进行LED的亮度调理。
在“A”的电位为“ON”时,在双晶体管的“TR2”的基极和发射极之间的电压(VBE)约固定为0.7V左右。因而,流过LED的电流(ILED )的数值仅依据串联电阻(R+RPTC)而决议。例如,在温度为250℃时,电阻(R十RPTC)为3. 5Ω,LED的电流就为200mA。
为什么一旦到达高温,图1右侧LED的亮度就会大幅度下降呢?咱们经过图3来进行一下解说。
图3:相对“POSISTOR”试制件的电阻温度特性和温度的LED电流
装在LED演示板上的是贴片型“POSISTOR”试制品,当温度到达25℃时的电阻值为0.5Ω。“POSISTOR”是一种具有正温度系数特性的陶瓷热敏电阻。它的特色是在特定的温度下其电阻值可快速添加1000倍以上。该“POSISTOR”试制品的电阻和温度特性曲线如左图所示。因为在LED演示板上,3.0Ω的固定电阻(R)和“POSISTOR”的电阻((RPTC)串联,其等效电阻(R十RPTC)也会随温度产生改变。
该等效电阻决议流过LED的电流(ILED)。如右图表所示,假如温度为40℃以下,LED电流大致稳定,约为200mA。假如温度超越40℃以上,经过LED的电流被有用约束,在80℃时到达40mA以下。
只要在决议LED电流的限流电阻加上“POSISTOR”,就可以构筑此类过热维护结构。即便LED因某些原因处于高温状况,假如具有此类过热维护结构,LED就不会在处于高亮度点亮状况下进一步发热。选用这种简略的办法,可避免LED引起冒烟、焚烧等严峻事态的产生。无需选用杂乱的温度检测功用及断定用逻辑元件,以及LED的电流操控功用。
可是,即便在高温时,也并非彻底堵截电流,仍是有必定程度的电流(例如,在80 ℃时,约40mA)流过LED。像照明设备相同,有时灯火彻底平息却反而有风险,所以,该特色最为合适。
而且,对一般LED元件将相对环境温度的容许电流作为规范予以强调。假如作业电流超越该容许电流,则会趋于劣化,下降寿数。假如按图3右图所示可以约束电流,则可以到达与LED元件的答应电流曲线共同的电流操控。
上例仅为选用“POSISTOR”的试制件。现在,村田制作所正在致力于开发在形状、电阻值、使电阻值上升的温度点等参数上最合适LED照明设备的“POSISTOR”。