LED熱管理：一個(gè)散熱器足夠嗎?

　　應該注意的是NTC從電阻到溫度的轉換功能是非線(xiàn)性的。這種非線(xiàn)性延長(cháng)了出現真正零電流的邊界點(diǎn)溫度(TEND)。在路燈應用中，熱折返的線(xiàn)性不屬于最高等級。事實(shí)上路燈的壽命結束時(shí)間通常規定為其亮度降至初始亮度的70%時(shí);因此，精確的熱折返圖對于路燈設計人員來(lái)講根本沒(méi)有意義。也就是說(shuō)，如果需要的話(huà)，一個(gè)精密的溫度傳感器就能很容易地用于更為線(xiàn)性的熱折返圖繪制。

　　手電筒舉例

　　圖6所示為一個(gè)使用LM3424的較復雜的熱折返器件。這個(gè)應用是一個(gè)由LM3424組成的15W調光軍用手電筒，該LM3424控制6個(gè)串聯(lián)LED，驅動(dòng)電流為700mA，電池電壓為9V。因為在調光時(shí)，串電壓發(fā)生變化，從24V到低于9V，所以多重拓撲結構LM3424用作一個(gè)降壓-升壓控制器。需進(jìn)行LED模擬調光以對其簡(jiǎn)潔性、大小和成本進(jìn)行評估。

　　LM3424用傳統的誤差信號放大器調節閉合環(huán)路中的輸出電流。在LED組件頂端對LED平均電流區別檢測。主開(kāi)關(guān)(Q1)的占空比動(dòng)態(tài)上得以改變，以確?？呻S時(shí)進(jìn)行調整。

　　LM3424具有一個(gè)集成在芯片上的完全可編程熱折返電路。折返斷點(diǎn)由電阻分壓器按照TREF進(jìn)行設置，內部基準電壓3V(VS)。溫度傳感是使用傳感器或NTC分壓器在TSENSE的情況下實(shí)施的。當TSENSE電壓降低至預定TREF電壓時(shí)，電路開(kāi)始根據圖7所示對LED進(jìn)行調光。熱折返的斜率可由安裝在TGAIN到GND之間的電阻(RGAIN)設定。假如使用一個(gè)精密的溫度傳感器，例如LM94022，可以獲得一個(gè)高級的線(xiàn)性圖。

　　可以加裝基準電壓VS外置齊納管鉗制裝置以設定最小所需電流，如圖3所示。在將給定溫度值的特定LED的亮度輸出最大化的同時(shí)，這個(gè)高度可控熱折返也使手電筒使用壽命最大化。

　　手電筒應用中另一個(gè)有用的特征是調光與熱折返的組合。由于二者都使用熱折返電路，因此可以通過(guò)幾種方式進(jìn)行組合。NTC分壓器直接連接至TSENSE，而調光分壓器則與二極管連接。如圖6所示。這種連接保證了TBK隨調光等級而移動(dòng)，所以使得任意調光等級的有效溫度范圍達到最大。

　　散熱器對比

　　最后，在手電筒應用中將使用和不使用熱折返做一個(gè)比對。在手電筒應用中，這些LED靠得非常近形成一個(gè)LED。假定，θ_SH和θ_JS小于θ_HA，計算可簡(jiǎn)單化為：

　　無(wú)熱折返，輸出功率要提高5%以隨時(shí)調整偏離值。同時(shí)，溫度差降低，占最差情況下環(huán)境溫度的25%，還要考慮有益的SOA裕量。因此，θHA的值將比使用熱折返的應用小70%。這就是說(shuō)，散熱器尺寸大小與成本要增加30%。在LED應用中，散熱器為最大成本之一，在手電筒應用中使用熱折返是非常有價(jià)值的。

　　結論

　　在一個(gè)給定的系統中，當機械散熱要求減少時(shí)，熱折返的使用可保護LED免受災難性故障的損害。LED技術(shù)的優(yōu)勢在于使用壽命長(cháng)，可靠性高和性能優(yōu)于其他照明技術(shù)，而這些優(yōu)勢的實(shí)現需要熱控制技術(shù)的支持，所以要確保這項技術(shù)得以順利發(fā)展而不會(huì )受到意外情況的阻礙。

　　參考文獻:

　　[1]Patterson J.LM3409HV Evaluation Board[R/OL].(2009-6-11).http://221.115.156.18/design/analog/LED/LM3409-AN-1953.pdf