當(dāng)前位置:首頁 > 電源 > 數(shù)字電源
[導(dǎo)讀]近年來,發(fā)光二極管(簡稱LED)的發(fā)展已取得巨大進步:已從純粹用作指示燈發(fā)展為光輸出達100流明以上的大功率LED。不久之后,LED照明的成本將降至與傳統(tǒng)冷陰極熒光燈(簡稱CCFL)類似的水平。這使得人們對LED的下述應(yīng)用興

近年來,發(fā)光二極管(簡稱LED)的發(fā)展已取得巨大進步:已從純粹用作指示燈發(fā)展為光輸出達100流明以上的大功率LED。不久之后,LED照明的成本將降至與傳統(tǒng)冷陰極熒光燈(簡稱CCFL)類似的水平。這使得人們對LED的下述應(yīng)用興趣日濃: 汽車照明燈、建筑物內(nèi)外的LED光源、以及筆記本電腦或電視機LCD屏的背光。

大功率LED技術(shù)的發(fā)展提高了設(shè)計階段對散熱的要求。就像所有其它半導(dǎo)體一樣,LED不能過熱,以免加速輸出的減弱,或者導(dǎo)致最壞狀況:完全失效。與白熾燈相比,雖然大功率LED具有更高效率,但是輸入功率中相當(dāng)大的一部分仍變成熱能而非光能。因而,可靠的運作就需要良好的散熱,并要求在設(shè)計階段就考慮高溫環(huán)境。

設(shè)計LED驅(qū)動電路尺寸時,也必須考慮溫度因素:必須選擇其正向電流,以確保即使環(huán)境溫度達到最高值,LED芯片也不會過熱。隨著溫度的升高,就需要通過降低最高容許電流,即降低額定值,來實現(xiàn)降溫。LED制造商把降額曲線納入其產(chǎn)品規(guī)格中。

利用無溫度依賴性的電源運行LED存在弊端:在高溫區(qū)域內(nèi),LED則超出規(guī)格范圍運行。此外,當(dāng)處于低溫區(qū)域時,照明源就由明顯低于最大容許電流(參見圖1紅色曲線)的電流供電。如圖1的綠色曲線所示,通過LED驅(qū)動電路中的正溫度系數(shù)熱敏電阻(簡稱PTC熱敏電阻)來控制LED電流是一個重大改進。這至少可以帶來下列好處:

*在室溫下增加正向電流,從而增加光輸出

*因為可以減少LED使用量,所以可以使用價格較低的驅(qū)動集成電路(簡稱IC)乃至一個不帶溫度管理的驅(qū)動電路來節(jié)約成本

*實現(xiàn)無需IC控制的驅(qū)動電路設(shè)計,此電路亦可使LED電流隨溫度改變

*能夠使用較便宜減額值較高安全裕量較小的LED

*過熱保護功能提高了可靠性

*帶散熱片的熱機械設(shè)計更為簡單

大多數(shù)LED用驅(qū)動電路形式具有一個共同點:即流經(jīng)LED的正向電流是通過固定電阻進行設(shè)置(參見圖2)。一般說來,流經(jīng)LED ILED的電流取決于Rout,即ILED ~ 1/Rout。由于Rout不隨溫度而變,因此LED電流也不受溫度影響。

將固定電阻換成隨溫度變化的電路,即可實現(xiàn)對LED電流的溫度管理。下列圖表闡明了如何使用PTC熱敏電阻來改善標(biāo)準(zhǔn)電路。

示例1:有反饋回路的恒流源

其恒流源包括一條反饋回路。當(dāng)調(diào)節(jié)電阻兩端的反饋電壓達到因IC而異的VFB時,LED電流就不變了。LED電流因而被穩(wěn)定在ILED=VFB/Rout。

上一電路改良型:此電路借由PTC熱敏電阻,生成隨溫度變化的LED電流。通過正確選擇PTC熱敏電阻、Rseries以及Rparallel,此電路與專用驅(qū)動IC和LED組合相匹配。其中,LED電流可經(jīng)由下列方程式計算得出:

電路闡明了LED電流(參見圖3)的溫度依賴性。與針對最高運行溫度為60度的恒流源相比較,使用PTC熱敏電阻后LED電流可在0度和40度之間提升達40%,并且LED亮度也能提高同等百分比。

電路2為另一常見的恒流源電路:電流通過連接驅(qū)動IC的電阻得以確定。然而在這種情況下,調(diào)節(jié)電阻并未與LED串聯(lián)。Rset和ILED之間的比率由IC規(guī)格明確。因此,運用20kW的串聯(lián)電阻和英飛凌科技所產(chǎn)的TLE4241G型驅(qū)動IC,最終產(chǎn)生的LED電流為30mA。圖4所示為標(biāo)準(zhǔn)電路改良型,其中也含有一個PTC熱敏電阻,盡管此處采用的B59601A系列PTC熱敏電阻(型號0603)的電阻為R25=470W。在感測溫度(可設(shè)定為以10度遞增),元件電阻可達4.7kW,且容許誤差值為±5℃(標(biāo)準(zhǔn)系列)或±3℃(容許誤差值精確系列)。

隨外界溫度而變化的LED電流。固定電阻Rseries容許誤差范圍小,在低溫時支配總電阻。只有在低于PTC熱敏電阻的感測溫度大約15 K時,由于PTC熱敏電阻的阻值開始增加,電流才會開始下降。在感測溫度(總電阻=Rseries+RPTC=19.5kW+4.7kW=24.2kW)時的電流大約為23mA。PTC電阻在溫度更高時急劇上升,迅速引發(fā)斷路,從而避免因溫度過高出現(xiàn)故障。

LED也可在無驅(qū)動IC的情況下工作。圖示電路是通過車用電池驅(qū)動單一200mA LED。穩(wěn)壓器生成5 V的穩(wěn)定電源電壓Vstab,以避免電源電壓出現(xiàn)波動。LED在Vstab處運作,電流則通過與LED串聯(lián)的電阻元件Rout決定。在這類電路中,通過下一則等式可算出獨立于溫度的正向電流,在此等式中,VDiode是一個LED的正向電壓:

另一做法是將B59940C0080A070型號的徑向引線式PTC熱敏電阻(R25=2.3W)以及兩個固定電阻相組合后,替代上述固定電阻, 由于LED電流的絕大部分流經(jīng)PTC熱敏電阻本身,因此需要選擇一個較大的徑向引線式元件。體積小許多的片式PTC將因為流經(jīng)電阻本身的電流而導(dǎo)致發(fā)熱,因此會一直減少電流,無論環(huán)境溫度為何(如圖5所示)。并聯(lián)兩個或更多片式PTC熱敏電阻會將電流分流,但此方案仍存在局限性。

電流值主要是通過適當(dāng)選擇兩個固定電阻來設(shè)置的。這兩個電阻也在改進電路方面也起到重要作用,因為它們將產(chǎn)生的LED正向電流的允差保持在較低水平。這在正常工作溫度范圍內(nèi)尤其重要,因為此時PTC熱敏電阻本身的阻值允差仍較高。第二個并聯(lián)固定電阻也能確保PTC不會在極端高溫情況下徹底關(guān)閉LED,因此,電流不會降至低于下列等式計算的所得值:

這項性能在例如汽車電子這樣的應(yīng)用中極其重要,因為安全要求不允許照明燈徹底關(guān)閉。

背景資料:LED的溫度依賴性

像所有半導(dǎo)體一樣,LED的最高容許結(jié)點溫度不能超過,以免導(dǎo)致過早老化或者完全失效。如果結(jié)點溫度要保持在臨界值以下,那么外界溫度升高時,最高容許正向電流則必須下降。不過,如果運用散熱器,在特定的外界溫度時正向電流可以增加。LED的光輸出隨著芯片結(jié)點溫度的升高而下降。上述情況主要發(fā)生在紅色和黃色LED,白色LED則與溫度關(guān)系較小。光照效率和正向電流保持同步增長,不過,安裝在結(jié)層和環(huán)境之間的LED所具備的高熱阻率可以降低乃至逆轉(zhuǎn)這種作用,這是因為隨著結(jié)點溫度的上升,發(fā)射光會降低。

此外,當(dāng)結(jié)點溫度上升且LED正向電壓與溫度保持同步增長時,發(fā)射光的主波長會以+0.1 nm / K的典型速率增長。

本站聲明: 本文章由作者或相關(guān)機構(gòu)授權(quán)發(fā)布,目的在于傳遞更多信息,并不代表本站贊同其觀點,本站亦不保證或承諾內(nèi)容真實性等。需要轉(zhuǎn)載請聯(lián)系該專欄作者,如若文章內(nèi)容侵犯您的權(quán)益,請及時聯(lián)系本站刪除。
換一批
延伸閱讀

9月2日消息,不造車的華為或?qū)⒋呱龈蟮莫毥谦F公司,隨著阿維塔和賽力斯的入局,華為引望愈發(fā)顯得引人矚目。

關(guān)鍵字: 阿維塔 塞力斯 華為

加利福尼亞州圣克拉拉縣2024年8月30日 /美通社/ -- 數(shù)字化轉(zhuǎn)型技術(shù)解決方案公司Trianz今天宣布,該公司與Amazon Web Services (AWS)簽訂了...

關(guān)鍵字: AWS AN BSP 數(shù)字化

倫敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英國汽車技術(shù)公司SODA.Auto推出其旗艦產(chǎn)品SODA V,這是全球首款涵蓋汽車工程師從創(chuàng)意到認證的所有需求的工具,可用于創(chuàng)建軟件定義汽車。 SODA V工具的開發(fā)耗時1.5...

關(guān)鍵字: 汽車 人工智能 智能驅(qū)動 BSP

北京2024年8月28日 /美通社/ -- 越來越多用戶希望企業(yè)業(yè)務(wù)能7×24不間斷運行,同時企業(yè)卻面臨越來越多業(yè)務(wù)中斷的風(fēng)險,如企業(yè)系統(tǒng)復(fù)雜性的增加,頻繁的功能更新和發(fā)布等。如何確保業(yè)務(wù)連續(xù)性,提升韌性,成...

關(guān)鍵字: 亞馬遜 解密 控制平面 BSP

8月30日消息,據(jù)媒體報道,騰訊和網(wǎng)易近期正在縮減他們對日本游戲市場的投資。

關(guān)鍵字: 騰訊 編碼器 CPU

8月28日消息,今天上午,2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會開幕式在貴陽舉行,華為董事、質(zhì)量流程IT總裁陶景文發(fā)表了演講。

關(guān)鍵字: 華為 12nm EDA 半導(dǎo)體

8月28日消息,在2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會上,華為常務(wù)董事、華為云CEO張平安發(fā)表演講稱,數(shù)字世界的話語權(quán)最終是由生態(tài)的繁榮決定的。

關(guān)鍵字: 華為 12nm 手機 衛(wèi)星通信

要點: 有效應(yīng)對環(huán)境變化,經(jīng)營業(yè)績穩(wěn)中有升 落實提質(zhì)增效舉措,毛利潤率延續(xù)升勢 戰(zhàn)略布局成效顯著,戰(zhàn)新業(yè)務(wù)引領(lǐng)增長 以科技創(chuàng)新為引領(lǐng),提升企業(yè)核心競爭力 堅持高質(zhì)量發(fā)展策略,塑強核心競爭優(yōu)勢...

關(guān)鍵字: 通信 BSP 電信運營商 數(shù)字經(jīng)濟

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日,由中央廣播電視總臺與中國電影電視技術(shù)學(xué)會聯(lián)合牽頭組建的NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟在BIRTV2024超高清全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展研討會上宣布正式成立。 活動現(xiàn)場 NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)...

關(guān)鍵字: VI 傳輸協(xié)議 音頻 BSP

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日舉辦的2024年長三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)聯(lián)合招商會上,軟通動力信息技術(shù)(集團)股份有限公司(以下簡稱"軟通動力")與長三角投資(上海)有限...

關(guān)鍵字: BSP 信息技術(shù)
關(guān)閉
關(guān)閉