自恢复保险丝LED照明过流保护和热管理系统应用
2017-05-10 14:57:01
lipscall
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：
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12个LED。(推荐阅读：自恢复保险丝在LED背光电源接口的保护应用)
假设VF(正向电压)为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。
在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瓦(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。
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JDTFUSE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，JDTFUSE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2V到4.5V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(JDTFUSE)器件。可防止因电气短路、电路过载或用户误操作而受损。
JDTFUSE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JDTFUSE热敏电阻器件组合。