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LED的散热解决方案 - LED照明制作基础学习

2012年03月26日 11:10 本站整理 作者:秩名 用户评论(0
2、LED的散热解决方案

  LED的散热问题也是设计者必须考虑的关键问题,LED的光衰与LED的工作时间和工作电流以及LED工作时的温度有关。正确工作状态下LED的工作寿命至少可以达到5万小时以上,一般达到10万甚至几十万是很轻松的,然而一旦出现环境温度过高,工作电流过大,则将造成LED的寿命急剧下降,甚至造成永久的损坏。一般的小功率LED应用时可以不必考虑散热的问题,但是目前工作电流达60—150mA的中功率LED已经出现,这时就要求设计者不得不考虑LED正常工作中的散热问题,好在外径8mm,工作电流为150mA的一种发白光的LED其管脚比较粗,基本上可以利用其粗壮的管脚进行散热,但是对更大功率如1W及以上的3W、5W甚至10W以上的LED则必须加散热片才算是正常的工作环境。

  图二是LED发光二极管工作时温度与电流曲线

  

图二

 

  大多数电子爱好者都知道,PN结半导体器件正在向导通后,结电压VF随环境温度上升而下降,即:-2mv/℃,称PN结的负温度效应,利用该特性可制成温度传感器,但该特性在发光应用上却是致命的缺陷,直接影响它的发光效率。发光亮度、发光色度。通俗举例,常温25℃时,选择LED最佳工作电流20mA,当环境温度升到85℃,结电压VF下降,工作电流急剧增加到35-37mA,见图二,电流曲线Ⅰ,温度下降至-40℃时,结电压VF上升,最佳工作电流将从20mA减小8-10mA.,发光亮度也随电流的减少而降低,达不到场所所需的照度。

  为了避免上述不良现象,一般在LED的相关产品上,通常需要采用一些措施。如将LED装在散热板上,或风机风冷降温或者LED采用恒流源的供电方式,不会因LED随温度上升引起电流增加,防止PN结恶性升温,或两种方法并用。实践证明,用于大功率LED灯(如广告背景灯、街灯),家散热器确实是行之有效的措施。但LED灯进入寻常百姓家就碰到如下问题了:散热板,风冷能否集约在一个普通灯头的空间;采用集成电路或诸多元器件组成的恒流源电路,它的寿命和可靠性将不取决LED,根据“木桶理论”整个系统的可靠性则将取决于某种如温升等“短板”了。

  《无线电》杂志介绍过的南京华巨电子有限公司专为LED应用研制的具有正温度系数的热敏电阻与负温度特性的LED串联,组成一个温度系数极小电阻型负载是一个廉价且效果不错的选择。一旦工作电压确定后,串联回路中的电流,将不会随温度变化而变化,通俗地说,当LED随温度升高电流增加时,热敏电阻也随温度升高,电阻变大,阻止了回路电流上升,当LED随温度下降,电流减小时,热敏电阻也随温度下降电阻变小,阻止了回路电流的减少。当匹配得当,当环境温度在-40℃~85℃范围内变化时,LED的最佳工作电流不会明显变化,见图二电流曲线Ⅱ。(串入热敏电阻的电流曲线Ⅱ,与没有串入热敏电阻的电流曲线Ⅰ对照图)从图一可以看到,采用热敏电阻温度补偿方法与集成电路等元件组成的恒流源相比,有着异曲同工之处,但最大的差异是用一种元件就解决了LED的恒流问题,其价格、体积、寿命等优势也不言而喻。

  该公司产正温度热敏电阻WMZD常用规格见表一.

 

  WMZD LED恒流源补偿热敏电阻为了满足要求可以多组串联使用,也可以并联使用,读者完全可以根据需要灵活选择应用以达到提高可靠性的作用。

  3、220V交流LED驱动电路

  由N路单元电路的电流之和,确定直流电源的输出电流,如采用输入电压有较大变化的220V AC/DC转换的直流电源,请考虑稳压措施。

  

 

  LED灯220V交流供电的基本电路

  

 

  LED灯220V交流供电的基本电路,220V经1A桥式整流后,接入由热敏电阻A20和5只LED/20mA组成的单元电路,共计12组,计算12组的工作电压=(3V+3.3V×5)×12=234V,(式中3V是恒流用5A20的压降,3.3V是LED的电压),计算电压大于220V,可放心接入220V整流电源,接入后回路电流应在18~20mA之间,因LED的电压离散性较大,在3.0V~3.6V之间,如检测回路电流大于20mA,可增添一只LED或一只5A20电阻,将电流降下来,反之可减去一只LED,将电流升上去。该LED灯实耗功率4.5W,其中用作恒流的12只A20,共耗用0.72W,直接用于发光的60只LED,共耗用3.78W,电源转换效率达84%。整组灯亮度接近8W荧光灯。本方案基本电路简单,可靠,高效,具有实用性。

  220V桥式整流后不需要按常规并联虑波电介电容,LED可用脉动电流驱动发光,桥式整流后的电流是每秒100个连续正弦波,过零时间非常短,不会感觉有频闪现。并联电容后,虽对输出电流起平滑滤波作用,但一则增加成本,二则电介电容常处于冲电放态状,其寿命远远低于LED,因此不用为宜。

  

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( 发表人:diyfans )

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