帶散熱監(jiān)控功能的智能LED照明控制

散熱管理是新型LED燈中最困難、要求最嚴(yán)格且成本最高的設(shè)計(jì)部分。如果不進(jìn)行充分的散熱管理，將會造成照明失效或火災(zāi)等災(zāi)難性后果。如果不進(jìn)行有效的散熱管理，則會帶來需要頻繁更換失效的LED燈或者導(dǎo)致建筑物火災(zāi)等災(zāi)難性后果。使用智能LED燈控制功能來監(jiān)控LED燈的溫度是較為簡單的散熱管理辦法，同時(shí)由于LED燈能在溫度升高情況下降低功率，因此安全性也將會得到大幅提升。

　　NTC散熱管理

　　NTC電路的基本原理是通過監(jiān)控LED燈的溫度來提升LED燈的安全性并降低設(shè)計(jì)復(fù)雜度。當(dāng)溫度升高時(shí)，控制器減少流明并借以將LED保持在安全水平之內(nèi)。換言之，當(dāng)溫度升高時(shí)，減少流明，反之，當(dāng)溫度下降時(shí)，則增加流明。

　　我們可通過檢測NTC上的電壓來檢測LED燈的溫度變化。檢測到的電壓與NTC的溫度有直接關(guān)系，而NTC的電阻會隨NTC及其周邊電路溫度的升高而下降。使用NTC確定溫度有兩種基本方法。

　　方法一：在系統(tǒng)強(qiáng)制實(shí)施已知電壓的分壓器電路中使用NTC，并隨后測量NTC節(jié)點(diǎn)上的電壓。NTC溫度升高時(shí)，電阻減小。電阻減小將導(dǎo)致分壓器比的變化。NTC節(jié)點(diǎn)的電壓也會隨溫度升高而下降。

　　方法二、強(qiáng)制已知電流通過NTC，并測量NTC上的電壓。NTC溫度升高時(shí)，電阻減小。根據(jù)歐姆定律，電阻減小將改變NTC節(jié)點(diǎn)上的電壓。如電阻減小而電流保持不變，NTC節(jié)點(diǎn)上的電壓也會下降。

　　就改進(jìn)操作、提高安全性而言，這兩種監(jiān)控LED燈溫度的方法實(shí)施起來都很簡單直接。圖1是使用LED作為升溫源頭的這兩種方法的原理圖。

　　圖1：使用NTC確定溫度的兩種基本方法。

　　溫度過高還是LED故障?

　　LED燈的流明輸出下降時(shí)，了解是否因過高的溫度環(huán)境還是因?yàn)長ED出了故障而導(dǎo)致LED輸出下降至關(guān)重要。我們可用顯示流明下降的指示器來確定下降原因。

　　圖2所示系統(tǒng)中的流明下降是通過低功耗的紅色LED指示的。當(dāng)系統(tǒng)處于最大流明輸出時(shí)，紅色LED關(guān)閉;當(dāng)LED燈溫度升高時(shí)，流明輸出則會下降，而流明輸出下降時(shí)，紅色LED即會開啟。隨著流明輸出不斷下降，紅色LED的強(qiáng)度會相應(yīng)增加。當(dāng)流明輸出下降到其最低強(qiáng)度時(shí)，紅色LED將會完全開啟。

　　圖2

　　當(dāng)流明輸出處于最低強(qiáng)度而LED燈的溫度仍然較高時(shí)，紅色LED指示燈還可作為預(yù)警嚴(yán)重問題的報(bào)警器。在報(bào)警模式下，紅色LED會在白色LED全部關(guān)閉的情況下不斷閃爍。

　　圖3的方框圖顯示了帶有NTC和警報(bào)指示器的普通LED驅(qū)動器和LED控制器。普通LED燈包含的一個(gè)LED驅(qū)動器經(jīng)配置后可通過LED提供一個(gè)設(shè)置電流。驅(qū)動器無法根據(jù)溫度降低流明。驅(qū)動器提供的溫度監(jiān)控功能只能用于自身保護(hù)，并在溫度極高的情況下完全關(guān)閉。

　　圖3：帶有NTC和警報(bào)指示器的普通LED驅(qū)動器和LED控制器

　　LED控制器具有普通LED驅(qū)動器的全部控制功能，并能增強(qiáng)溫度監(jiān)控、通信和調(diào)光控制等其他功能的智能水平。方框圖中藍(lán)色部分是LED控制器的基本模塊和組件。以紅色顯示的組件不是基本操作所必需的，但顯示用于本文所述的NTC和報(bào)警功能。

　　普通LED添加NTC后，就能以可控順序在溫度達(dá)到預(yù)設(shè)限度時(shí)關(guān)閉LED燈。LED控制器右側(cè)的兩個(gè)紅色組件(電阻和NTC)根據(jù)NTC操作部分所介紹的方法一進(jìn)行配置?？刂破飨螂娮柙靥峁┚_的電壓。NTC節(jié)點(diǎn)處的電壓由控制器測量，以便轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的系統(tǒng)溫度。

　　報(bào)警機(jī)制可讓LED燈顯示溫度升高并達(dá)到必須關(guān)閉以確保安全的程度。LED控制器左側(cè)的兩個(gè)紅色組件(電阻和LED)是基本的指示燈LED配置。LED的亮度由PWM(脈沖寬度調(diào)制)信號控制。LED在PWM占空比提高情況下會增加亮度。

　　上述智能LED燈以另外一個(gè)LED指示燈的方式顯示報(bào)警信息。LED報(bào)警只是智能LED能夠采用的眾多通信接口之一。此外還可采用PLC(電力線通信)、DMX(數(shù)字多路復(fù)用)和DALI(數(shù)字可尋址照明接口)等接口。