LED照明发展的关键:散热处理与安全设计

最新更新时间:2011-06-25来源: 中国LED网关键字:LED  照明  散热 手机看文章 扫描二维码
随时随地手机看文章

    对目前常见的白炽灯泡或是荧光灯、省电灯泡来说,即便产品本身运行可能产生热能,但组件的高热仍可以被有效隔离,使光源与电源接座不会因热而产生意外的公安问题。但led固态照明就不同,一来LED组件集中单点的运行高温,必须采取更多积极手段进行散热处理,同时搭配主动有效的热处理机制,才能避免灯具发生公安问题...

  传统光源或灯具多有运行过程产生高热的问题,例如卤素灯泡或白炽灯泡,若是白炽灯形式,即在特殊处理的灯球环境内加热钨丝产生光亮。

  实际上,高温产生在灯丝上而非灯座,即便灯座会因灯球玻璃或是金属受钨丝发光的辐射热、热传导间接产生高温,但产生的温度都在可接受的安全范围,再加上非直接接触传导,安全性也相对较高。

  LED固态光源  热处理问题较传统灯具复杂

  但换成LED固态光源形式的灯具,其热处理便可能成为新的应用安全问题。多数人会认为LED具高能源转换效率、低驱动能源优势,自然使用安全性较高,但实际上LED固态光源为了达到日常照明的应用目的,必须透过加大单组组件的功率去强化单元件的输出流明,例如灯具厂会采取多LED组件整合形式加强输出效果,且多组件同时运行也能改善LED固态光源光型偏向点光源的问题,让LED固态光源技术的灯具可产生如灯泡般的面光源效果。

  在开发现场,欲强化单元件的输出流明,必须施加更高的电流,以使LED芯片的PN接面产生更多流明,但更高电流也会让单点LED组件的温度升高、更难处理,甚至为了提高灯具的光型表现、发光效率而采取多组件并用形式,也会使LED灯具的高温问题加剧,让散热问题更难处理。

  综观目前LED灯具市场的发展趋势,多数LED光源的模块厂大多会先以利基市场产品为开发主力,因为高单价、高利润,也可以借由技术差异迅速打入发展技术较前卫的LED光源市场,例如,针对室内装潢、情境灯具应用的嵌灯、壁灯、吸顶灯就成为LED光源灯具较常见的设计形式,其替换传统灯具后的省电效益亦最受相关业者关注。

  基本上,LED光源灯具必须重点处理的热管理设计,在可能于密闭或半密死循环境使用的嵌灯、壁灯、吸顶灯产品,形成更严苛的挑战,灯具开发商必须从材料、产品构型、主/被动散热机制、驱动芯片设计等方面投入更多资源,以避免产品的公安问题肇生。

LED嵌入式灯具体积小,且常采多组件整合,模块的散热设计难度较高。

    NTC持续监控运行温度  维持LED灯使用安全

  若LED灯具没有搭配足够的热管理设计,在使用过程中可能会导致灯具因为经常性高热运行造成寿命锐减,产生必须频繁更换故障LED灯具的困扰,严重者甚至可能酿成公安意外,因运行高温造成线路或是周边装潢着火燃烧!

  在产品开发阶段,可运用智能型LED灯光控制技术,透过主动式的监看LED灯具与整体光源模块的温度表现,简化装置的热管理工作,同时当灯具与环境周遭温度上升至危险区段时,灯具必须降低电功率、减少LED亮度输出,以此提升LED固态光源灯具的使用安全性。

  考虑较简单的设计形式,若灯具本身所使用的驱动器功能较聚焦于电源转换与LED组件驱动,并未内嵌温控微处理器与散热处理模块,为避免增加产品原料件的成本,LED灯具可整合NTC(Negative Temperature Coefficient)负温度系数Thermistor Sensors电路,是成本效益相对较高的安全设计方案。

  所谓NTC电路,其设置目的是藉由透过电子回路去监看LED的模块灯具温度,透过默认温度警示或是对应自动处理驱动状况,采关闭LED固态光源模块方式,来提升LED灯具的使用安全,同时NTC电路也能降低设计的复杂度。

  由于NTC电路的温度系数非常大,因此可以侦测得知微小的温度变化表现,被广泛应用于需量测、控制与补偿温度的相关电路设计中,而NTC电路在LED光源模块设计中,基本上为量测LED固态光源灯具的产品周边温度变化,至于量测状况会随着NTC改变的电压现况,直接测得电压和NTC电路的温度对应关系。

  当NTC和周边电路或整个模块温度提升时,NTC监控电路的电阻随即降低,产品可依此相依关系进行相关安全控制机制反馈,例如减少LED发光组件的驱动电流或是直接强制关闭灯具照明,在灯具温度问题改善后自动回复照明状态,藉此获得灯具使用的安全性。

采SMD形式制作的NTC THERMISTOR组件。

    监看LED灯具温度  亦可导入MCU控制器达到智慧监控

  前述NTC电路的改善形式,若想达到更佳的保护设计,搭配MCU进行更精密的安全设计也是一种相对务实的作法,在开发项目中,可将LED光源模块的状态区分为灯光是否正常开启、灯光是否被关闭,搭配温度警示与温度量测的程序逻辑判断,建构更为完善的智慧灯具管理机制。

  例如,若出现灯具温度警示,经温度量测得知模块温度仍在可接受范围,可维持正常途径,透过散热片自然散逸运行温度;而当警示告知所测得温度已达需执行主动散热机制的基准,此时MCU必须控制散热风扇作动,甚至当温度达到危险值,系统必须透过MCU直接关闭驱动器供应电源,让整体电子回路、LED组件暂时停止运行,自然进行散热处理。

  判断灯具是否开启或关闭,可用简单的判断位来做变化与了解产品目前使用状态,比较关键的是温度量测部分,所量测的温度必须实时与系统的参照表进行比对,以确认目前模块状态的正常或异常程度,计算出温度间距后,自动对应进行温控管理。

  同样的,当温度进入危险区段时,控制机制应随即关闭灯源,同时在系统关闭后60秒或180秒后再次进行温度确认,待LED固态光源模块温度达正常值,再重新驱动LED光源,继续提供照明。

嵌入式灯具外壳采铝挤型或散热片设计,可发挥自体散热作用。

       

关键字:LED  照明  散热 编辑:探路者 引用地址:LED照明发展的关键:散热处理与安全设计

上一篇:LED照明应用亟待解决的几大关键性技术问题
下一篇:LED照亮一切 如何掌握好与发光效率的平衡?

推荐阅读最新更新时间:2023-10-18 15:24

电容触摸MSP430电路与LED驱动电路设计讲解
  MSP430系列单片机以低功耗和外设模块的丰富性而著称,而针对电容触摸应用,MSP430的PIN RO 电容触摸检测方式支持IO口直接连接检测电极,不需要任何外围器件,极大的简化了电路设计,而本设计文档中使用的MSP430G2XX5 更支持多达2个IO口,可驱动24个以上的 LED灯 ,达到理想的显示效果。    电容触摸实现原理   MSP430根据型号的不同支持多种电容触摸检测方式,有RC 震荡、比较器、PIN RO,本设计使用的是PIN Relaxation Oscillator 方式,原理如图,芯片管脚内部检测电路由施密特触发器、反向器,以及一个电阻组成,震荡信号经过施密特触发器变成脉冲信号,再通过反向
[电源管理]
电容触摸MSP430电路与<font color='red'>LED</font>驱动电路设计讲解
消息称Apple Watch即将升级micro LED
长期以来,苹果一直在探索 micro LED 显示屏,尤其是在 Apple Watch 产品线上。这样的传闻可以追溯到 2016 年,当时有报道称苹果将会在 Apple Watch Series 2 上使用 micro LED 显示屏。不过很显然,苹果并没有这么做,就连今年的 Apple Watch Series 3 都保留了其前任的 OLED 显示屏,这主要是因为 micro LED 显示屏的生产问题造成的,而苹果和其他公司一直在努力解决这个问题。 外媒 iDropNews 报道称,配备 micro LED 显示屏的 Apple Watch 将会很快到来。 micro LED 的优势很明显,首先是集成了 LED 的高效率高效
[手机便携]
Micro LED商品化时程渐近
当苹果计算机发表了采用OLED显示技术作为APPLE WATCH的显示面板时,着实地让苹果迷的眼睛为之一亮,并且赞叹OLED显示器的色彩高度饱和力,特别是最新的APPLE WATCH所采用的面板尺寸比前一代更大, 更是吸引无数苹果迷的目光。最新的讯息是,苹果计算机更把新一代产品的显示技术投向MICRO LED,更是让已经掀起一片研发热的显示器业界,无不再卯足全力,希望能在商品化量产的地位上居于领先的地位。 APPLE WATCH将采用Micro LED Micro LED显示器所采用LED尺寸为微米等级,具有画素的独立控制、独立发光控制、高辉度、低耗电、超高分辨率和高色彩度等特点,并且如果结合奈米布线的话,更可以让微米等级的超小
[手机便携]
精测电子:小尺寸Micro LED检测设备已经开发应用
12月24日,精测电子在接受机构调研时表示,目前公司已基本形成在半导体检测前道、后道全领域的布局,公司与韩国IT&T合资设立的武汉精鸿主要聚焦自动检测设备(ATE)领域(主要产品是存储芯片测试设备),目前已实现关键核心产品技术转移、国产化研发、制造、核心零部件国产化,且已在国内一线客户实现批量重复订单。 精测电子的子公司WINTEST以及其在武汉的全资子公司伟恩测试现阶段主要聚焦驱动芯片测试设备领域,目前公司通过对WINTEST半导体检测领域相关技术的引进、消化和吸收,使公司已具备相关产品的研发及生产能力,同时也进一步降低生产成本,提高相关产品的竞争力,目前已取得批量的订单。 同时,上海精测主要聚焦半导体前道检测设备领域,以椭
[手机便携]
PPTC在LED照明中的过流和过热保护
LED的长寿命是基于其安全的工作环境,对于LED照明来讲,主要有两种威胁影响其寿命:一是过电冲击,就是LED上施加的电流超过该LED技术数据手册中的最大额定电流,包括过压引起的过电冲击;另一种是过热损伤。这些损坏可以表现为器件的立即失效,也可能发生在过电流冲击事件后许久才失效,缩短LED工作寿命。   LED灯具损坏的原因   LED灯具失效一是来源于电源和驱动的失效,二是来源于LED器件本身的失效。通常LED电源和驱动的损坏来自于输入电源的过电冲击(EOS)以及负载端的断路故障。输入电源的过电冲击往往会造成驱动电路中驱动芯片的损坏,以及电容等被动元件发生击穿损坏。负载端的短路故障则可能引起驱动电路的过电流驱动,驱动电路有
[电源管理]
PPTC在<font color='red'>LED</font><font color='red'>照明</font>中的过流和过热保护
8位LED动态扫描时钟演示程序
//使用12MHz晶振,P0口输出段码,P2口作列扫描,用共阳LED数码管 // #include reg51.h code char dis_7 ={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,0xff}; /* 共阳LED段码表 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 不亮 */ code char sCAN_con ={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f}; // 列扫描控制字 data char disdata ={0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00};
[单片机]
8通道I2C接口LED驱动器AT9551
     作为PCA9551的直接替代产品,AT9551为背光和RGB混色应用提供驱动8个并联LED的能力。这个器件也可以单独开启、关闭或闪烁每个LED(闪烁频率有两种可编程方案可选),芯片内部集成振荡器电路,具有可编程的闪光控制驱动功能。此外,该器件还可以通过I2C 或 SMBus接口实现传感器控制,电源开关,开关按钮和状态指示照明等功能。   产品特性:    ● 驱动8个LED并提供可编程闪光功能;    ● 内部上电复位 ;    ● 8个漏极开路输出,每路驱动电流为25mA ;    ● 两种可编程闪烁频率:0.15625 Hz 至 40 Hz(*/0.025秒);    ● 内部集成振荡器
[嵌入式]
提升新能源车电驱方案中单管封装的散热性能
经典单管TO直插封装有两类TO-220和TO-247,其使逆变器系统并联扩容灵活,器件成本优势明显,且标准封装容易找替代品,广泛应用于中小功率范围。在单管电驱应用方案中可以覆盖30kW到180kW功率范围,最多需要6-8个单管的并联来实现方案。 用于最新汽车级EDT2芯片的器件参数Vcesat/Vth分布比较集中,器件之间电气参数差异小,并联降额比例小,可以有效提升整体输出能力。相比第三代650V IGBT3电流密度1.6A/mm²,EDT2芯片电流密度可以达到2.8A/mm²,相同封装尺寸内单管封装额定电流也在增加,芯片技术提升了产品电流能力,但单管传统散热方式成为提升有效输出电流的掣肘,且功率脚需要通过电阻焊方式连接母排实
[嵌入式]
提升新能源车电驱方案中单管封装的<font color='red'>散热</font>性能
热门资源推荐
热门放大器推荐
小广播
最新电源管理文章
换一换 更多 相关热搜器件
电子工程世界版权所有 京B2-20211791 京ICP备10001474号-1 电信业务审批[2006]字第258号函 京公网安备 11010802033920号 Copyright © 2005-2024 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved