低成本LED溫度變化恒流源解決方案
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用熱敏電阻解決LED因溫度變化而不能恒流的方案,不能解決供電電壓變化引起的LED電流變化,僅對LED電壓比較恒定的情況下有效,供電電壓波動10%以內,比如220Vac(200Vac~240Vac),直流電電源4.5Vdc(4.0~5.0Vdc),超過這個電壓波動范圍,要采用穩壓措施.
1、WMZD系列LED溫度補償過流保護熱敏電阻
WMZD系列專門為LED照明做溫度補償的電阻,是專門針對LED照明出現的由于溫度引起的LED PN結電壓VF下降,即-2mV/℃,稱為PN結的負溫效應.該特性在發光應用上是個致命的缺陷,直接影響到LED器件的發光效率、發光亮度、發光色度.比如,常溫25℃時LED最佳工作電流20mA,當環境溫度升高到85℃時,PN結電壓VF下降,工作電流急劇增加到35mA~37mA,此時電流的增加并不會產生亮度的增加,稱為亮度飽和.更為嚴重的是,溫度的上升,引起光譜波長的偏移,造成色差.如長時工作在此高溫區還將引起器件老化,發光亮度逐步衰減.同樣,當環境溫度下降至-40℃時,結電壓VF上升,最佳工作電流將從20mA減小到8mA~10mA,發光亮度也隨電流的減少而降低,達不到應用場所所需的照度.
為了避免上述特性帶來的不足,一般在LED燈的相關產品上,通常采用如下措施:1.將LED裝在散熱板上,或風機風冷降溫.2.LED采用恒流源的供電方式,不因LED隨溫度上升引起使回生電流增加,防止PN結惡性升溫.或這兩種方法并用.實踐證明,這兩種方法用于大功率LED燈(如廣告背景燈、街燈).確實是行之有效的措施.但當LED燈進入尋常百姓家就碰到如下問題了:散熱板和風冷能否集成在一個普通燈頭的空間內;采用集成電路或諸多元器件組成的恒流源電路,它的壽命不取于LED,而取決整個系統的某塊“短板”;有沒有吸引眼球的價格.用熱敏電阻補償法來解決LED恒流源問題,既經濟又實用.
我公司生產了一種具有正溫度系數的熱敏電阻與負溫度特性的LED串聯,組成一個溫度系數極小的電阻型負載.一旦工作電壓確定后,串聯回路中的電流,將不會隨溫度變化而變化.通俗地說,當LED隨溫度升高電流增加時,熱敏電阻也隨溫度下降電阻變小,阻止了回路電流的減少.如果匹配得當,當環境溫度在-40℃~85℃范圍內變化,見圖1.
2:應用:
從圖1可見,采用熱敏電阻溫度補償方法與采用集成電路等元件組成的恒源相比,熱敏電阻溫度補償法只用1個熱敏電阻元件就可解決LED恒流源問題,其價格、體積、壽命等優勢不言而喻.我們采用的這種正溫度熱敏電阻WMZD,專為LED應用而研制的,其常用規格見表1,下面介紹一下該熱敏電阻的應用特性.
20mA LED恒流源WMZD5A20的應用
我們可以用1只WMZD5A20與5只LED(20mA)串聯組成一個標準單元,它的LED恒流源電流20mA,工作電壓U=3V+5×3.4V=20.0V.3V是WMZD5A20電阻壓降,3.4V是LED的正向導通電壓(或2.8V~4.2V),它的恒流特性見圖1中的電流曲線II.
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