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LED技术已经取得了飞速发展，而芯片设计和材料的改进促进了更亮、更耐用光源的开发，光源应用范围日益扩大。节能意识的不断增强也加速了LED照明技术的普及。如今，LED灯凭借以下优势正在迅速取代传统照明方式：1)能耗低，新型灯泡的功耗范围从0.83瓦到7.3瓦;2)寿命长，LED灯泡可使用5万小时;3)LED灯泡耐热、抗震，即开即用，非常适合需要频繁开关操作的应用场合;4)有助于满足安全和绿色倡议;5)LED灯泡摸上去不烫手，不含汞;6)可充分调光，调光时，LED灯泡不会变色，而白炽灯在调光时会发黄;7)无频率干扰，不会干扰无线电和电视信号的镇流电阻器。
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虽然这项技术正在不断普及，但LED照明厂家仍在继续攻克LED光源热敏感性强的难题。热量过多或应用不当都会使LED光源的性能大打折扣。
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5 a3 q& G+ p! {1 D 导热性能比较
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* C- z3 {; A2 f3 {# C \+ z 使用一个60W白炽灯泡的灯具大约产生900流明照度，必须通过传导耗散3瓦热量。使用典型直流LED作为光源达到相同的900流明照度只需要12个LED。假设VF(正向电压)为3.2V，电流为350mA，该灯具的输入功率可按下式计算：
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功率=12×3.2V×350mA=13.4W。0 T b$ c; a8 B0 K% [
; P1 l: V$ n" F6 t4 m, D1 [ 在这种情况下，约20%输入功率转换为光，80%则转换为热。这取决于多种因素，发热可能与底层不规则以及声子发射、密封和材料等有关。 b' a$ ?( _; g; t
( C6 k9 D/ p+ @9 r: C [# e: q 在LED产生的总热量中，有90%通过传导传输。为耗散来自LED结的热量，传导是导热的主要通道，因为对流和辐射仅占全部热传输的约10%。比如，一个LED可能转换近10.72瓦热量(13.4×0.8)。其中，9.648瓦(10.72×0.9)通过传导从LED结传输或迁移。
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/ i/ O' u3 J- M 显然，LED光源需要精确的功率和热管理系统，因为与其他光源相比，提供给LED的电能大部分转换为热量。如果没有适当的热管理，这种热量会影响LED寿命和色彩输出。同时，由于LED驱动装置属于硅器件，它们很快就会失效。这说明必须要配备故障安全备用过流保护装置。6 ~0 U! H0 ^, ^
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结温效应) X, b0 U$ y" R
8 U; C$ P* f" M3 w$ Z# n! _ LED的光学性能因温度不同而呈现明显的差别。LED的发光量随结温升高而减少，对某些技术而言，发射波长也会随温度而变化。如果不对驱动电流和结温加以适当控制，LED效率会迅速下降，造成亮度减弱、寿命缩短。8 G* Q( H7 M U# |/ ?) I
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与结温有关的另一个LED特性是正向电压。如果仅使用一个简单的偏压电阻器控制驱动电流，VF将随温度升高而下降，驱动电流增大。这会导致热崩溃，尤其是对大功率LED，并造成元件失效。常见的做法是通过把LED安装在金属芯PCB上加速导热，从而控制结温。
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" A& T7 v" u$ ~' Y) e) L! k 电线耦合瞬态和涌流也会减少LED寿命，许多LED驱动装置很容易因直流电压和极性错误而受损。LED驱动装置的输出也会因短路而受损或毁坏。多数LED驱动装置含有内置安全功能，包括热关机以及LED开路和短路检测。但是，要保护集成电路(IC)和其他敏感电子元件，可能需要额外的过流保护器件。* N. ?' R4 p7 B" T
2 A! P$ S) k2 }* S0 e4 W1 | LED驱动装置输入及输出保护" S P# Z; E2 \% S" ?" h
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LED是通过恒定电流驱动的，其正向电压介于不到2V到4.5V之间，与颜色和电流有关。老式设计依靠简单电阻器限制LED驱动电流，但是基于厂家规定的典型正向压降设计LED电路会导致LED驱动装置过热。4 c! Q! h+ K+ H' |% S5 a' V8 } `: k
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当经过LED的正向压降下降到大大低于典型规定值的水平时，可能会出现这种情况。在这类事件中，经过LED驱动装置的电压升高可能导致来自驱动装置封装的总功率耗散更高，因此对性能或寿命产生不利影响。) y) d2 \4 Z% a8 H) p. S
1 t0 T8 `. G, n3 c 目前，多数LED应用利用功率转换和控制器件连接各种功率源，如交流电线、太阳能电池板或电池，来控制LED驱动装置的功率耗散。对这些接口加以保护，防止它们因过流和过温而受损，常常用到具有可复位能力的聚合物正温度系数(PPTC)器件。可以与功率输入串联一个PolySwitchLVR器件，可防止因电气短路、电路过载或用户误操作而受损。此外，放在输入上的金属氧化物变阻器(MOV)也有助于LED模块内的过压保护。
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Poly Switch LVR也可以放置在MOV之后。许多设备厂家首选保护电路与带上游故障安全保护的可复位Poly Switch器件组合。在本例中，R1是与保护电路组合使用的镇流电阻器。
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LED驱动装置容易因直流电压和极性错误而受损。输出也会因有害短路而受损或毁坏。带电端口也容易因过压瞬态受损，包括ESD脉冲。
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发表于 2016-10-13 07:40:09
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发表于 2016-10-13 07:40:25
