A LED-ek túlmelegedés elleni védelme vagy a termisztorok pozitív áramerőssége, mint áramkorlátozó
Az elmúlt években a LED-ek nagyon széles körben fejlődtek: az egyszerű mutatóktól a nagy teljesítményű fényforrásokig, amelyek fényáramlása több mint 100 lumen volt. A közeljövőben a LED-es világítás hasonló lesz a klasszikus fénycsövekkel ellátott hideg katóddal történő világításhoz. A LED-ek szintén érdekesek az LCD-kijelzők, televíziók, laptopok és világítás háttérvilágításának forrásaiban az épületeken belül és az épületeken belül.
A nagy teljesítményű LED-technológia fejlesztésével a termikus szempontok a tervezési szakaszban kerülnek előtérbe. Mint minden félvezető, a LED-ek nem túlmelegedhetnek. A p-n-csomó aktív rétegének megengedett maximális hőmérséklete van, amely felesleg az eszközök gyorsított öregedéséhez és meghibásodásához vezethet.
A maximális megengedett előremenő áramot szükségszerűen korlátozni kell a környezeti hőmérséklet növelésével, így az aktív réteg hőmérséklete a kritikus érték alatt marad. Az előremenő áram határértéke egy adott környezeti hőmérsékleten azonban növelhető, ha a hűtő radiátorot is használják.
Ahogy a LED aktív rétegének hőmérséklete nő, a fénykibocsátás (fénykibocsátás) csökken. Ez a hatás elsősorban a piros és a sárga LED-ekben jelentkezik, míg a fehérek alacsonyabb hőmérsékletfüggést mutatnak. A fénykibocsátás csökkenésével párhuzamosan a kibocsátott fény domináns hullámhossza általában körülbelül 0,05 nm / K-val növekszik, és a LED-ek közvetlen feszültsége csökken.
Annak ellenére, hogy a nagyteljesítményű LED-ek hatékonysága messze meghaladja az izzólámpák hatékonyságát, ezeknek is meglehetősen nagy része van a bemenő energia hővé alakítva. Ezért a fénykibocsátó diódák megbízható működéséhez nagyon fontos a jó hőelvezetés feltételeinek megteremtése a tervezés során.
Kiszámításakor ellenőrzési vezetők kell venni, hogy többek között a közvetlen LED áram úgy kell megválasztani, hogy azok ne hevítsük túl, t. E. A maximális áram csökkenteni kell azáltal, hogy növeli a környezeti hőmérsékletet. Egy ilyen csökkentése a névleges értékét az aktuális módot kompenzálja emelt hőmérsékleten. A gyártók a LED vezet a specifikációinak termékei megfelelő grafikonok (ábra. 1).
A fekete vonal a 2. ábrán látható. Az 1. ábra mutatja az áram és a hőmérséklet határértékeit. A klasszikus, hőmérséklet-független áramforrással rendelkező LED-eknek a hátránya, hogy magas hőmérsékleten túl lehetnek a küszöbértékek. Az 1. ábrán. 1 ezt egy piros vonal jelzi (a határoló pont 370 mA áramnak és 80 ° C környezeti hőmérsékletnek felel meg). Az ábrán látható zöld vonal megfelel a LED-ek optimális működési módjának, ha a vezető áramkörök pozitív TCR-rel rendelkező termisztorokat használnak.
Ábra. 1. Az aktuális áramfüggés grafikonjai a LED-eken a környezeti hőmérsékleten
A legtöbb LED-es kapcsolási áramkörben az egyenáramot azokon keresztül ILED állandó RREG ellenállással (2. ábra) állítja be és hőmérséklet-független. Ezért a jellemző "hajlítás" a magas hőmérsékleten, amint azt a 3. ábrán látható zöld vonal mutatja. 1, nem fordul elő.
Ábra. 2. Egyszerűsített hagyományos áramkörök variációk a LED-ek beépítéséhez
A LED-áram termikus vezérlését úgy érik el, hogy az állandó ellenállást olyan áramkör váltja fel, amelynek ellenállása a hőmérséklet függvénye. Az 1. ábrán. A 3. ábra egy aktiváló áramkört mutat be, amelyben egy termisztor segítségével hőmérséklet-függő áramérték keletkezik a LED-en keresztül. Ezt az áramkört a használt vezérlő chiphez az RT termisztor ellenállásának és a ROPL és a RAPAR sorozatú és párhuzamosan csatlakoztatott ellenállásoknak megfelelő választása végzi.
Ábra. 3. Módosított séma a termisztoros LED-ek bekapcsolására
A LED-en átáramló áramot az alábbi képlet adja meg:
ahol az UOC a visszacsatolási feszültség a vezetőcső megfelelő érintkezőjénél (az RT termisztor csatlakozási pontja és a RESOL ellenállás).
Ezzel a rendszer növeli a jelenlegi keresztül a LED-ek közötti hőmérséklet-tartományban legfeljebb +40 ° C, 40%, összehasonlítva a hagyományos áramkörök (ábra. 2), és így, félelem nélkül a túlmelegedés, oly módon, hogy növelje a fényerőt lumineszcencia.
A középső áramkör (2. ábra) azt mutatja, hogy az RREG vezérlő ellenállása nem egyezik megfelelően a LED-kkel és a vezetőcső speciális érintkezőjével.
A specifikáció egy chip közötti kapcsolat meghatározása az ellenállást az ellenállás és RREG RLED LED. Például, amikor összekötő szarufa sorozat ellenállás ellenállás egyenlő 19,5 kW (ábra. 4), hogy a megfelelő chip Infineon határozott következtetést TLE4241GM, a jelenlegi keresztül a LED-ek értéke 30 mA. Az ellenállás az itt használt termisztor RT típusú V59601A szobahőmérsékleten körülbelül +25 ° C-on 470 ohm és emelt környezeti hőmérséklet elérheti 4.7 kOhm.
A 3. ábrán látható gráf. Az 5. ábrán a keletkező áram függősége látható a környezeti hőmérsékleten a 2. ábrán látható áramkör LED-ein keresztül. 4. Az állandó ellenállás RPSL ellenállása szignifikánsan meghaladja az RT termisztor szobahőmérséklet ellenállását. Csak körülbelül +40 ° C-on az ellenállást a termisztor elkezd nőni, először lassan, kezdve + 75 ... + 80 ° C - éles. Ennek megfelelően ugyanazon törvény szerint az áram folyik a LED-eken (lásd az 5. ábrán látható görbét). RT = 4,7 kOhm ellenállással a teljes ellenállás ROSLL + RT = 19,5 + 4,7 = 24,2 kOhm, és a LED-eken átáramló áram 23 mA. További hőmérséklet-emelkedés csökkenéséhez vezet az első a jelenlegi, majd a kikapcsoláshoz chip t. E. A védelmi művelet a túlmelegedés ellen.
Ábra. 4. A termisztoros LED-ek bekapcsolására szolgáló rendszer egy változata, amelyben az áramot a chip
Ábra. 5. Az eredményezett áram függő ábrája a környezeti hőmérsékleten lévő LED-eken keresztül
Amint az az 1. ábrán látható. 2 a jobb oldalon, a LED-ek képesek dolgozni a chip irányítása nélkül. Például egy ilyen rendszer alkalmazható a jármű fedélzeti hálózatán. Ebben az esetben az áram egy LED-en keresztül eléri a 200 mA-t. Annak érdekében, hogy ne függjen a hálózati feszültség ingadozásától, olyan feszültségszabályozót alkalmaznak, amely stabilizált feszültséget képez az USTAB = 5 V. Az áramértéket a LED-en keresztül határozzák meg az RREG soros csatlakoztatású ellenállás értéke. Ezzel összefüggésben a hőmérséklet-független egyenáramot az alábbi képlet adja meg:
ahol az ULED a közvetlen feszültség az egyfunkciós LED-ben.
Alternatív módon egy kombinációja egy huzalt a termisztor RT V59940S0080A070 típusú (az ellenállása szobahőmérsékleten +25 ° C 2.3 ohm), és két fix ellenállások és a szarufa RPAR (ábra. 6) lehet használni egy helyett RREG ellenállás.
Ábra. 6. Termikus kompenzációs áramkör a LED-vezérléshez mikrocirkuláció nélkül
A LED áram nagy része az RT termisztoron keresztül áramlik. Az előremenő áramot az alábbiak szerint kell kiszámítani:
Egy nagy dróttermisztort választottak az áramkörben való használatra (6. ábra), mivel egy kis termisztort folyamatosan felmelegítenének a benne folyó áram, és kevésbé reagálna a környezeti levegő hőmérsékletének változására.
Az RT és RPAR ellenállásokkal párhuzamosan, mind az állandó ellenállások (RPSL és RAPAR) értékeinek megfelelő kiválasztása után állítsa be a kívánt áramszintet a LED-en keresztül.
Továbbá, ez az áramkör párhuzamosan van kapcsolva egy termisztor ellenállás RPAR biztosítja, hogy még nagyon magas hőmérsékleten, egy termisztor nem teljesen letiltja a LED a fent leírt módon, de csak csökkenti a rajta átfolyó áram. Így a jelenlegi keresztül a LED nem csökken egy bizonyos érték alá, amely lehet képlettel számítottuk ki:
Az áramkör ezen jellemzője rendkívül fontos, például amikor a LED-et használja az autóipari elektronikában, mivel a biztonsági követelmények itt nem teszik lehetővé a könnyű eszközök teljes kikapcsolását.
Egyéb témák ebben a témában:
Ha bármilyen pontatlanságot észlel a cikkben (hiányzó rajzok, táblázatok, megbízhatatlan adatok stb.), Kérjük, értesítsen minket. Adjon meg egy linket az oldalhoz és írja le a problémát.