如何用PTC熱敏電阻實現(xiàn)LED照明設(shè)備過熱保護(hù)?
隨著LED照明設(shè)備(發(fā)光二極管)的性能不斷提高,價格日漸低廉,其市場也迅速擴(kuò)大。LED照明設(shè)備已實現(xiàn)了低價化,然而,與傳統(tǒng)的白熾燈,熒光燈相比,作為照明設(shè)備的實績?nèi)匀磺芳?,人們指出其安全性的課題。雖然LED具有高效照明,低耗電的特點,但是作為高亮度的LED元件本身卻處于異常的高溫狀態(tài)。
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/221784.htm本文將介紹使用村田制作所的陶瓷PTC熱敏電阻“POSISTOR”來簡單實現(xiàn)LED照明設(shè)備過熱保護(hù)的方法,能夠達(dá)到低成本,提高LED照明設(shè)備的安全性。
演示板說明
圖1所示為村田制作所展示的發(fā)光二極管(LED)演示板的外觀照片。
圖1:村田制作所展出的發(fā)光二極管(LED)演示板
在該LED演示板上裝載5個表面貼裝型LED,在其正下方的電路板背面配置了小型陶瓷加熱器。液晶顯示器顯示LED附近的電路板溫度。右下方的照片表示電路板背面的加熱器對LED進(jìn)行強(qiáng)制加熱。LED附近的溫度達(dá)到80℃以上,過熱的LED亮度大幅度下降。這是由于LED附近安裝的PTC熱敏電阻“POSISTOR”的作用,流過LED的電流受到限制。
這樣,在LED本身異常發(fā)熱或因外部原因使LED周圍溫度異常升高時,通過降低LED的亮度,可防止LED繼續(xù)不斷地發(fā)熱,從而防止照明設(shè)備的冒煙、燃燒等嚴(yán)重事態(tài)的發(fā)生。
圖2是此類LED演示板的電路示意圖。在5個并聯(lián)的LED上施加了恒定電壓5V。通過雙晶體管,在LED上串聯(lián)固定電阻(R)和“POSISTOR”(RPTC),其合成電阻(R和RPTC)則限定了流過LED的最大電流。晶體管具有的作用是:控制“A”的電位,由此接通及斷開流過LED的電流,并且依靠PWM控制進(jìn)行LED的亮度調(diào)節(jié)。
圖2:LED演示板線路圖
在“A”的電位為“ON”時,在雙晶體管的“TR2”的基極和發(fā)射極之間的電壓(VBE)約固定為0.7V左右。因此,流過LED的電流(ILED )的數(shù)值僅根據(jù)串聯(lián)電阻(R+RPTC)而決定。例如,在溫度為250℃時,電阻(R十RPTC)為3. 5Ω,LED的電流就為200mA。
為什么一旦達(dá)到高溫,圖1右側(cè)LED的亮度就會大幅度下降呢?我們通過圖3來進(jìn)行一下解釋。
圖3:相對“POSISTOR”試制件的電阻溫度特性和溫度的LED電流
裝在LED演示板上的是貼片型“POSISTOR”試制品,當(dāng)溫度達(dá)到25℃時的電阻值為0.5Ω?!癙OSISTOR”是一種具有正溫度系數(shù)特性的陶瓷熱敏電阻。它的特點是在特定的溫度下其電阻值可快速增加1000倍以上。該“POSISTOR”試制品的電阻和溫度特性曲線如左圖所示。由于在LED演示板上,3.0Ω的固定電阻(R)和“POSISTOR”的電阻((RPTC)串聯(lián),其等效電阻(R十RPTC)也會隨溫度產(chǎn)生變化。
該等效電阻決定流過LED的電流(ILED)。如右圖表所示,如果溫度為40℃以下,LED電流大致恒定,約為200mA。如果溫度超過40℃以上,通過LED的電流被有效限制,在80℃時達(dá)到40mA以下。
只要在決定LED電流的限流電阻加上“POSISTOR”,就能夠構(gòu)筑此類過熱保護(hù)結(jié)構(gòu)。即使LED因某些原因處于高溫狀態(tài),如果具備此類過熱保護(hù)結(jié)構(gòu),LED就不會在處于高亮度點亮狀態(tài)下進(jìn)一步發(fā)熱。采用這種簡單的方法,可防止LED引起冒煙、燃燒等嚴(yán)重事態(tài)的發(fā)生。無需采用復(fù)雜的溫度檢測功能及判定用邏輯元件,以及LED的電流控制功能。
但是,即使在高溫時,也并非完全切斷電流,還是有一定程度的電流(例如,在80 ℃時,約40mA)流過LED。像照明設(shè)備一樣,
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