PPTC自恢復保險絲保護大功率LED的方法

時間:2024-04-09 丨 預覽:634 人次

理論和實踐都證明,LED的性能和壽命與LED的PN結工作溫度密切相關。LED芯片結溫上升10℃,光通量就會下降1%,LED壽命就下降50%,過流、過壓、過熱都會顯著減小LED的發光性能和使用壽命。所以除了良好的散熱設計,還需要考慮安全可靠的過熱保護。


通常,對于LED來看,大約20%的輸入功率被轉換成光,80%被轉換成熱。它取決于很多因素,發熱可能與底層的不規則性、聲子發射、密封、材料等有關。在LED產生的總熱量有90%是通過傳導傳遞的。要把LED結的熱量散掉,傳導是熱傳導的主要渠道,因為對流和輻射只占全熱傳輸的10%左右。


顯然,LED光源需要精確的功率和熱管理系統,因為與其他光源相比,供應給LED的大部分電能都轉化為熱量。如果沒有適當的熱量管理,這些熱量將會影響LED的壽命和色彩輸出。同時,由于LED驅動器是屬于硅器件,很快就會失效。這表明需要配備故障安全備用過電流保護裝置。


那么,為什么成功的大功率LED照明設計離不開PPTC自恢復保險絲呢?很多人認為LED驅動器本身就可以提供過流過熱保護功能,沒必要在外面再加一個PPTC器件,因為這樣會增加額外的成本。但這是一個錯誤的觀點,許多LED驅動器很容易被DC電壓和極性誤差損壞。LED驅動器的輸出也會因短路而損壞或毀壞。雖然大多數LED驅動器包含內置安全功能,包括熱關機和LED開路和短路檢查。然而,為了保護集成電路(IC)和其他敏感的電子元件,可能需要額外的過流保護裝置。因此,只有PPTC是防止大功率LED過熱損壞的合適的解決方案。

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為了說明這個問題,我們先來看看一個典型的LED驅動器能提供哪些保護功能。大多數大功率LED恒流驅動器可以提供的典型保護特性包括:熱關斷保護、過壓/過流比較器、大電流MOSFET、電流大小調節、某一級別的ESD保護。但其熱關斷特性只是一種自我保護功能,很難應用于LED過熱設計保護。其過壓/過流保護特性需要外部過壓保護電路,關閉電源可能會導致其他問題。大電流MOSFET的失效模式通常是短路,這是一個潛在的不安全因素。實現LED調光的電流調節特性可能導致LED溫度過高的問題。


然而,PPTC保護大功率LED的理念是不同的,它具有以下四個獨特的優勢:

1)PPTC的典型故障模式是高阻抗,因此LED即使在故障狀態下也是安全的。

2)PPTC可以直接測量LED的溫度,因此可以得到貼身保護。

3)PPTC可以防止過溫、過流和過壓保護功能。它使用起來很簡單,不需要外部電路。LED即使在保護狀態下也能正常工作。

4)允許設計師以更低的成本實現調光設計,而不用擔心安全問題。


因此,只有在LED驅動器外部的PPTC自恢復保險絲才能實現更強的安全性,滿足較嚴格的安全標準并實現減少成本。

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