成功的大功率LED照明設計離不開(kāi)PPTC

大功率LED照明解決方案的開(kāi)發(fā)廠(chǎng)家目前遇到的最大設計挑戰是散熱設計和過(guò)熱保護，他們必須攻克LED光源對熱敏感性強的難題，因為熱量過(guò)多或應用不當都會(huì )使LED光源的性能大打折扣。

理論和實(shí)踐都已經(jīng)證明，LED的性能和壽命與LED的PN結工作溫度緊密相關(guān)。當LED芯片內結溫升高10℃時(shí)，光通量就會(huì )衰減1%，LED的壽命就減少50%，過(guò)流、過(guò)壓和過(guò)熱都會(huì )顯著(zhù)地減少LED的發(fā)光性能和使用壽命。因此除了良好的散熱設計，安全可靠的過(guò)熱保護也是必須考慮的。

通常對LED而言，約20%輸入功率轉換為光，80%則轉換為熱。這取決于多種因素，發(fā)熱可能與底層不規則以及聲子發(fā)射、密封、材料等有關(guān)。在LED產(chǎn)生的總熱量中，有90%通過(guò)傳導傳輸。為耗散來(lái)自L(fǎng)ED結的熱量，傳導是導熱的主要通道，因為對流和輻射僅占全部熱傳輸的約10%。

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，提供給LED的電能大部分轉換為熱量。如果沒(méi)有適當的熱管理，這種熱量會(huì )影響LED壽命和色彩輸出。同時(shí)，由于LED驅動(dòng)裝置屬于硅器件，它們很快就會(huì )失效。這說(shuō)明必須要配備故障安全備用過(guò)流保護裝置。

那么，為什么說(shuō)成功的大功率LED照明設計離不開(kāi)PPTC 呢？很多人覺(jué)得LED驅動(dòng)器本身就能提供過(guò)流和過(guò)熱保護功能，沒(méi)必要再在外部添加一個(gè)PPTC器件，因為這會(huì )增加額外的成本。但這是錯誤的觀(guān)點(diǎn)，許多LED驅動(dòng)器很容易因直流電壓和極性錯誤而受損。LED驅動(dòng)器的輸出也會(huì )因短路而受損或毀壞。盡管多數LED驅動(dòng)器含有內置安全功能，包括熱關(guān)機以及LED開(kāi)路和短路檢測。但是，要保護集成電路(IC)和其他敏感電子元件，可能需要額外的過(guò)流保護器件。因此，只有PPTC（特別是可復位PolySwitch PPTC）才是防止大功率LED過(guò)熱損壞的最合適解決方案。

為了說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題，我們首先來(lái)看一下典型的LED驅動(dòng)器能提供什么保護功能。大多數大功率LED恒流驅動(dòng)器能提供的典型保護特性包括：熱關(guān)斷保護、過(guò)壓/過(guò)流比較器、大電流MOSFET、電流大小調節、某一級別的ESD保護。但是，其熱關(guān)斷特性只是一個(gè)自保功能，很難應用到LED過(guò)熱設計保護中。其過(guò)壓/過(guò)流保護特性需要外部過(guò)壓保護電路，關(guān)斷電源可能會(huì )引起其他問(wèn)題。大電流MOSFET的故障模式通常是短路，這是潛在的不安全因素。實(shí)現LED調光用的電流調節特性可能引起LED過(guò)溫問(wèn)題。

但PPTC保護大功率LED的理念是不同的，它有以下4個(gè)獨特優(yōu)點(diǎn)：1）PPTC的典型故障模式是高阻抗，因此即使在故障狀態(tài)，LED也是安全的。2）PPTC可以直接測量LED的溫度，因此可以貼身保護。3）PPTC可以實(shí)現過(guò)溫、過(guò)流和過(guò)壓保護功能。使用非常簡(jiǎn)單，不需要外部電路。LED即使在保護狀態(tài)下也可以正常工作。4）允許設計師以更低成本實(shí)現調光設計，而不用擔心安全問(wèn)題。因此只需要在LED驅動(dòng)器外面配一個(gè)PPTC器件就可以實(shí)現更強的安全性、滿(mǎn)足最嚴格的安全標準和實(shí)現降成本。