大功率LED温升和温控的解决办法

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1、大功率LED温升和温控的解决办法　　随着各国对环境问题的Et益重视，LED照明备受关注。目前，LED具有较高的发光效率，制造成本也在大幅下降，LED照明应用前景广阔。然而，大功率LED灯的散热仍然是LED照明行业发展的瓶颈，若散热问题得不到解决，将会使LED灯的温度上升，导致其发光效率降低、使用寿命缩短。本文从灯具及驱动器的设计2个方面提出降低大功率LED灯温升及温控的方法和技术，有效降低和限制了大功率LED灯的温升。　　1降低温升　　目前，LED灯的散热方式主要有自然对流散热、加装风扇强制散热、热管和回路热管散热等。本文在采用自然对流散热的基础上还从以下几个方面着手降低温升。　

2、　1.1电源与灯体分离　　由于电源本身产生一定的热量，使得LED灯上的热量来源增加。同时，电源与灯一体设计使得LED灯整体受热不均，这些因素都会导致灯具发生疲劳和早期失效，而影响其寿命。图1为LED灯温度随工作时间的变化曲线，图中丁，为放置电源处温度，疋为远离电源处温度，L为灯体中心温度。从图中看出，随着工作时间的增加，图1（a）中兀远大于疋和r3；图1（b）中L与砭两曲线重合，死略大于L和咒。可见分离电源后，整灯的温度分布很均匀。　　1.2选择优质LED模组　　LED模组的选择在降低温升上也起着较为关键的作用。选择由导热系数高且一致的材料封装的LED灯珠，可提高内部的热扩散性。

3、采用高导热、高散热的金属基板作灯芯板，使散热片温度分布均匀，从而使得散热作用发挥到最大。　　1.3增大散热面积　　铝基板与散热片交界面处容易有空隙，而空气的导热系数很小，仅约0.03W／m·K，因此可以在接触面涂上具有较高导热能力的胶状导热硅脂来增大实际接触面积。同时，增大散热片的散热面积，将散热片的结构变形，以方便散热。　　2温度控制系统　　LED灯以额定功率工作产生的热量超出其散热能力时，本文在加强散热的同时还采用控温技术来进行限制温升。高温时，温控系统开始工作，适当减少驱动器的输出，达到了限制并降低温升的目的；当温度降低时，恢复原工作状态。文中选择以下2种方式来驱动LED灯

4、。　　2.1恒流驱动　　此方案通过控制驱动器的输出电流来实现对LED灯的温度控制。图2为恒流驱动器驱动LED灯框图，驱动器输出到LED模组，LED模组上产生的热量通过良好的导热材料传导到灯芯板，最后经由散热片散热到大气中。当外界散热环境恶劣时，LED模组的温度会达到温度控制系统设定的温度，得到反馈的信息后，驱动器减少输出，达到限制并降低LED模组温度的目的。　　图3为恒流电源给LED灯供电控制原理图。电源的指标为：220VAC输入，电流1.2一1.7A可调，电压自适应（36～39V）。图3中左侧细虚线框中部分为控制电路，其中W1为可调电阻器；NTC为负温度系数热敏电阻；K。为常开

5、温度继电器，其闭合温度为56℃，自动断开温度为45℃；R，为匹配电阻。图3右侧粗虚线框中部分为LED模块部分。温度继电器和热敏电阻安装在LED模块上，并与模块紧密接触，以便将LED的温度信息反馈给控制电路。常温下K。　　处于断开状态，此时控制电路中只有W1起控制作用，设定常温工作总电流恒定为1.60A。当继电器温度上升到56℃时，K。自动闭合，整个控制电路开始工作，以减小恒流电源的输出；当温度降低到45℃时，K.自动断开，电源额定输出。该过程可用图4表示，图中r为K。的温度，R。为NTC的阻值。　　控制电路阻值与输出总电流的关系列于表1，其中R为控制电路的等效电阻。经过在恒温箱中

6、测试，每2。C记录1组数据得到如图5所示的NTC热敏电阻的温度一阻值曲线。该方案中，驱动电源通过接收到反馈的温度信息来控制输出电流，根据图5中NTC的温度与阻值的关系，只要找到输出电流随总阻值的变化关系（如图6所示），再进行适当的电阻匹配，便可找到温度与驱动器输出电流的关系。　　结合表1，常温工作时，总阻值为5.7kll，可将图3中W1设置为5.7kQ，当LED灯珠温度r≥56℃时，因K。闭合，恒流电源输出减小，此时要使控制网络总电阻为3kll，经过计算，R。值为3.6kQ。　　2.2恒压驱动　　此方案通过控制驱动器的输出电压来实现对LED灯的控制。总体框架与恒流驱动类似，不同的

7、是，该方案采用恒压驱动器，温度控制系统电路有所不同。　　图7为恒压驱动器温控的连线图。Trim端用来调节电源的输出。左侧点线型虚线框中部分为控制电路，其中：PTC为正温度系数温敏电阻；R1、R2、R，均为普通电阻，与PTC温敏电阻匹配调节驱动器输出电压；K。为常闭型温度继电器，其断开温度为60℃，自动闭合温度为48％。右侧虚线框中部分为LED模块部分。K。和PTC安装在LED模块上，并与模块紧密接触。常温下K。处于闭合状态，此时控制电路中控制驱动器额定输出，该LED模组常温工作额