Najlepsze rozwiązanie zapobiegające przegrzaniu i uszkodzeniu diod LED dużej mocy

Zarówno teoria, jak i praktyka wykazały, że wydajność i żywotność diod LED są ściśle powiązane z temperaturą pracy złącza PN diody LED. Gdy temperatura złącza w chipie LED wzrośnie o 10°C, strumień świetlny zostanie osłabiony o 1%, a żywotność diody LED zostanie zmniejszona o 50%. Przetężenie, przepięcie i przegrzanie znacznie zmniejszą wydajność świetlną i żywotność diody LED. Dlatego oprócz dobrego projektu odprowadzania ciepła należy również wziąć pod uwagę bezpieczną i niezawodną ochronę przed przegrzaniem.

Zwykle w przypadku diod LED około 20% mocy wejściowej jest przekształcane na światło, a 80% na ciepło. Zależy to od wielu czynników. Wytwarzanie ciepła może być związane z nieregularnościami warstwy dolnej i emisją fononów, uszczelnieniem, materiałami itp. Z całkowitego ciepła generowanego przez diody LED 90% jest przekazywane przez przewodzenie. Aby odprowadzić ciepło ze złącza LED, głównym kanałem przewodzenia ciepła jest przewodzenie, ponieważ konwekcja i promieniowanie stanowią jedynie około 10% całkowitego transferu ciepła.

Oczywiście źródła światła LED wymagają precyzyjnych systemów zarządzania mocą i temperaturą, ponieważ w porównaniu z innymi źródłami światła większość energii elektrycznej dostarczanej do diod LED zamieniana jest na ciepło. Bez odpowiedniego zarządzania temperaturą ciepło to będzie miało wpływ na żywotność diod LED i moc kolorów. Jednocześnie, ponieważ urządzenia sterujące LED są urządzeniami krzemowymi, wkrótce ulegną awarii. Oznacza to, że musi być wyposażony w niezawodne, rezerwowe zabezpieczenie nadprądowe.

Dlaczego więc mówisz, że udany projekt oświetlenia LED dużej mocy nie może obejść się bez PPTC? Wiele osób uważa, że ​​sam sterownik LED może zapewnić funkcje ochrony przed przetężeniem i przegrzaniem, nie ma potrzeby dodawania zewnętrznego urządzenia PPTC, ponieważ zwiększy to dodatkowe koszty. Jest to jednak pogląd błędny. Wiele sterowników LED można łatwo uszkodzić pod wpływem napięcia prądu stałego i nieprawidłowej polaryzacji. Wyjście sterownika LED może również zostać uszkodzone lub zniszczone w wyniku zwarcia. Chociaż większość sterowników LED zawiera wbudowane funkcje bezpieczeństwa, w tym wyłączanie termiczne i wykrywanie przerwy w obwodzie diody LED oraz wykrywanie zwarć. Jednakże w celu ochrony układów scalonych (IC) i innych wrażliwych elementów elektronicznych mogą być wymagane dodatkowe urządzenia zabezpieczające przed przetężeniem. Dlatego tylko PPTC (zwłaszcza resetowalny PolySwitchPPTC) jest najodpowiedniejszym rozwiązaniem zapobiegającym przegrzaniu i uszkodzeniu diod LED dużej mocy.

Funkcje zabezpieczające, jakie może zapewnić typowy sterownik prądu stałego LED dużej mocy, obejmują: zabezpieczenie przed wyłączeniem termicznym, komparator przepięć/przetężeń, wysokoprądowy MOSFET, regulację wielkości prądu i określony poziom ochrony ESD. Jednakże funkcja wyłączenia termicznego jest jedynie funkcją samoobrony i trudno ją zastosować do zabezpieczenia konstrukcyjnego diod LED przed przegrzaniem. Jego funkcje ochrony przed przepięciem/nadprądem wymagają zewnętrznego obwodu zabezpieczającego przed przepięciem, a wyłączenie zasilania może powodować inne problemy. Awarią wysokoprądowego MOSFET-u jest zwykle zwarcie, które jest potencjalnie niebezpiecznym czynnikiem. Znajomość aktualnych charakterystyk regulacji przyciemniania diod LED może powodować problemy z przegrzaniem diod LED.

Jednak koncepcja PPTC w celu ochrony diod LED dużej mocy jest inna. Ma następujące 4 unikalne zalety: 1) Typowym trybem awarii PPTC jest wysoka impedancja, więc diody LED są bezpieczne nawet w stanie uszkodzenia. 2) PPTC może bezpośrednio mierzyć temperaturę diody LED, dzięki czemu można ją chronić osobiście. 3) PPTC może realizować funkcje ochrony przed przegrzaniem, przetężeniem i przepięciem. Jest bardzo prosty w obsłudze i nie wymaga zewnętrznych obwodów. Dioda LED może pracować normalnie nawet w stanie chronionym. 4) Pozwól projektantom osiągnąć projekt ściemniania przy niższych kosztach, nie martwiąc się o kwestie bezpieczeństwa. Dlatego wystarczy wyposażyć urządzenie PPTC poza sterownik LED, aby osiągnąć większe bezpieczeństwo, spełnić najbardziej rygorystyczne normy bezpieczeństwa i osiągnąć redukcję kosztów