只需要加入簡單的、低成本的電子組件,就可以保護(hù)貴重的高亮度LED。這種熱保護(hù)設(shè)計(jì)有助照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)人員實(shí)現(xiàn)更小巧、生產(chǎn)成本更低的解決方案。
毋庸置疑,發(fā)光二極管的耐用及長壽特性能夠在不同應(yīng)用中派上用場,帶來顯而易見的效益。然而,當(dāng)高功率的LED應(yīng)用于高光度的操作,散熱便成為關(guān)鍵的問題。事實(shí)上,輸入LED的電力只有不足20%轉(zhuǎn)化為光能,其余的80%則轉(zhuǎn)化為熱能。這實(shí)在是照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員需要克服的問題。
假如照明系統(tǒng)實(shí)施欠佳,即使是最完善的導(dǎo)熱設(shè)計(jì),也難以盡展所長,發(fā)揮真正的用途。保持安全的LED操作環(huán)境、減少熱力耗散對(duì)LED壽命造成影響的責(zé)任,便落在用于驅(qū)動(dòng)LED的電子組件之上。
事實(shí)上,只要我們看看高光度LED制造商提供的組件產(chǎn)品規(guī)格,便不難確定需要留意的主要設(shè)計(jì)參數(shù),并且可以得知在高溫下操作對(duì)這些器件的負(fù)面影響。
LED的實(shí)際壽命與功率耗散和LED結(jié)點(diǎn)的溫度往往成反比。制造商可顯示在Tj80℃溫度下運(yùn)行約一億小時(shí)的平均故障間隔時(shí)間(MTBF)。在實(shí)用的系統(tǒng)中,LED的故障不一定會(huì)造成大問題,不過在散熱不足、而Tj又升至120℃或以上的系統(tǒng)中,LED的壽命便會(huì)大幅縮短。在一些極端的情況下,LED更會(huì)實(shí)時(shí)出現(xiàn)故障。
熱能設(shè)計(jì)可引入超補(bǔ)償功能,藉以抗衡最惡劣的環(huán)境。然而在某些情況下,這是不可能的事情。以筒燈為例,一般安裝在絕緣的天花板間層空間。這層空間不僅妨礙散熱,還沒有足夠位置安裝額外的散熱設(shè)施。
相對(duì)光度也與結(jié)點(diǎn)溫度成反比。隨著數(shù)據(jù)的變異,制造商估計(jì)在最大結(jié)點(diǎn)溫度下的光線輸出會(huì)減弱30%。
同樣,流明維護(hù)效果與結(jié)點(diǎn)溫度也成反比。在70℃結(jié)點(diǎn)溫度下,一個(gè)LED操作超過5萬小時(shí)后,一般會(huì)損耗三成光度輸出;溫度更高時(shí)損耗會(huì)更大,但正式數(shù)據(jù)尚未公開。
因此,設(shè)計(jì)人員最重要的目標(biāo),就是盡快散發(fā)LED的熱量,從而把結(jié)點(diǎn)溫度保持在最大額定值以下,避免過早出現(xiàn)故障。
一般來說,用來產(chǎn)生所需LED電流的電子器件,可以輕易引入偵測溫度過高的方法,有效減低LED的驅(qū)動(dòng)電流,保持穩(wěn)定的操作溫度。雖然光線輸出會(huì)略為減弱,但LED的“生命力”卻十分旺盛,可以長期運(yùn)作。
以某LED驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)為例,其降壓轉(zhuǎn)換器配備溫度控制功能,驅(qū)動(dòng)電流高至1安培,供應(yīng)電壓介乎4伏至6伏。該電路利用一個(gè)150kΩNTC熱控管進(jìn)行溫度偵測,該組件所設(shè)位置與LED保持緊密的熱力接觸。流過熱控管的電流會(huì)倍增,再與峰值交換電流相加,從而調(diào)節(jié)LED電流。
只需要加入簡單的、低成本的電子組件,就可以保護(hù)貴重的高亮度LED。這種熱保護(hù)設(shè)計(jì)有助照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)人員實(shí)現(xiàn)更小巧、生產(chǎn)成本更低的解決方案。