低成本LED温度变化恒流源解决方案
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用热敏电阻解决LED因温度变化而不能恒流的方案,不能解决供电电压变化引起的LED电流变化,仅对LED电压比较恒定的情况下有效,供电电压波动10%以内,比如220Vac(200Vac~240Vac),直流电电源4.5Vdc(4.0~5.0Vdc),超过这个电压波动范围,要采用稳压措施.
1、WMZD系列LED温度补偿过流保护热敏电阻
WMZD系列专门为LED照明做温度补偿的电阻,是专门针对LED照明出现的由于温度引起的LED PN结电压VF下降,即-2mV/℃,称为PN结的负温效应.该特性在发光应用上是个致命的缺陷,直接影响到LED器件的发光效率、发光亮度、发光色度.比如,常温25℃时LED最佳工作电流20mA,当环境温度升高到85℃时,PN结电压VF下降,工作电流急剧增加到35mA~37mA,此时电流的增加并不会产生亮度的增加,称为亮度饱和.更为严重的是,温度的上升,引起光谱波长的偏移,造成色差.如长时工作在此高温区还将引起器件老化,发光亮度逐步衰减.同样,当环境温度下降至-40℃时,结电压VF上升,最佳工作电流将从20mA减小到8mA~10mA,发光亮度也随电流的减少而降低,达不到应用场所所需的照度.
为了避免上述特性带来的不足,一般在LED灯的相关产品上,通常采用如下措施:1.将LED装在散热板上,或风机风冷降温.2.LED采用恒流源的供电方式,不因LED随温度上升引起使回生电流增加,防止PN结恶性升温.或这两种方法并用.实践证明,这两种方法用于大功率LED灯(如广告背景灯、街灯).确实是行之有效的措施.但当LED灯进入寻常百姓家就碰到如下问题了:散热板和风冷能否集成在一个普通灯头的空间内;采用集成电路或诸多元器件组成的恒流源电路,它的寿命不取于LED,而取决整个系统的某块“短板”;有没有吸引眼球的价格.用热敏电阻补偿法来解决LED恒流源问题,既经济又实用.
我公司生产了一种具有正温度系数的热敏电阻与负温度特性的LED串联,组成一个温度系数极小的电阻型负载.一旦工作电压确定后,串联回路中的电流,将不会随温度变化而变化.通俗地说,当LED随温度升高电流增加时,热敏电阻也随温度下降电阻变小,阻止了回路电流的减少.如果匹配得当,当环境温度在-40℃~85℃范围内变化,见图1.
2:应用:
从图1可见,采用热敏电阻温度补偿方法与采用集成电路等元件组成的恒源相比,热敏电阻温度补偿法只用1个热敏电阻元件就可解决LED恒流源问题,其价格、体积、寿命等优势不言而喻.我们采用的这种正温度热敏电阻WMZD,专为LED应用而研制的,其常用规格见表1,下面介绍一下该热敏电阻的应用特性.
20mA LED恒流源WMZD5A20的应用
我们可以用1只WMZD5A20与5只LED(20mA)串联组成一个标准单元,它的LED恒流源电流20mA,工作电压U=3V+5×3.4V=20.0V.3V是WMZD5A20电阻压降,3.4V是LED的正向导通电压(或2.8V~4.2V),它的恒流特性见图1中的电流曲线II.
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