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干货分享!汽车LED降温有玄机,制胜关键只需一招!

最新更新时间:2021-09-02 21:08
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温度是汽车发光二极管(LED)前灯和尾灯应用中的一大问题。以强电流驱动LED以产生必要亮度时可能使其暴露在高环境温度下。结合强大的工作电流,这些高环境温度将会增加LED结温,该温度通常只能达到150°C。而高结温(特别是那些违反数据表规格的结温)会损害并缩短LED使用寿命。那么该如何降低LED的结温?



以下方程式1表示每个LED中消耗的电功率:

其中Vf代表LED的正向电压,ILED代表通过LED的电流。方程式2是结温的通式:

其中TJ代表结温,TA代表环境温度,θJA代表以摄氏度/瓦特测量的LED结点到环境热阻。


将电功率方程式代入结温方程式得出以下方程式:


LED正向电压和热阻都是LED封装的特点。因此,在不同的环境温度下,LED电流是唯一可以用来验证LED结温到底会不会违反最大规格的控制参数。

 

为了更改通过LED的电流,需要将环境温度测量反馈到LED的驱动电路。设计人员经常使用负温度系数(NTC)热敏电阻来测量环境温度。具体来说,这些NTC热敏电阻会随环境温度的改变其电阻数,因此设计人员就可以测量NTC热敏电阻上的电压,并将该测量值转换为温度。

 

然而,NTC热敏电阻的一大问题是它们的电阻会随着温度的升高而发生非线性降低。此外,由于电阻呈非线性降低,其电流消耗在温度上将会呈指数增长。由于通过LED的电流与温度成线性比例,因此使用非线性器件需要一些外部电路或微控制器对NTC热敏电阻电压进行线性化,并适当调整通过LED的电流。



使用如TI的LMT87-Q1这样的模拟输出温度传感器集成电路(IC)可产生利用环境温度进行跟踪的电压,简化总体温度测量电路,并使您能够实现线性热折返曲线。温度传感器输出可直接反馈到产生LED电流的设备中,从而不用添加外部电路或微控制器来使NTC热敏电阻输出线性化。这意味着实现热折返不需要微控制器,所用的组件也会更少。


图1对比了NTC热敏电阻和模拟温度传感器方法的使用情况。图2显示了相比于LMT87-Q1输出电压的NTC热敏电阻电压的非线性情况。

图1:NTC热敏电阻热折返对比模拟温度传感器热折返解决方案

图2:温度上的电压输入到LED驱动器


图2显示了NTC热敏电阻两端的电压差和LMT87的输出电压。通过将NTC热敏电阻与10kΩ电阻器串联,以及将NTC热敏电阻与数值为3435K的B25/85和10kΩ的R25相连来计算NTC热敏电阻电压。



虽然热折返并没有违反结温这点非常重要,但是热折返会导致LED亮度发生改变。亮度是指LED实际有多亮。LED具有热转降特征,基本而言就是高温下的光效降低。虽然并不完全违反其最大规格,但允许LED高结温可能导致亮度比预期或需要时更低。


LED亮度的另一个主要因素是照明模块中使用的光学元件。因此,当热折返需要线性运行时,我们可能需要将曲线钳位放在不同的位置。在设计系统热折返时,必须考虑到所有这些动力学方面的知识。



点击阅读原文,你想知道的更多有关线性热折返的信息以及如何使用TI模拟温度传感器更改热折返曲线的简单技巧,都在这里啦!

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