《如何降低大功率led灯温升》由会员分享，可在线阅读，更多相关《如何降低大功率led灯温升（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、如何降低大功率 LED 灯温升环境问题在各国的经济发展中已成为头等重要的问题，因而节能省电的 LED 照明就成为了照明界的“新宠” 。因为 LED 的发光效率较高、制造成本也较低，其应用前景和市场非常广大。但是， 大功率 LED 灯的散热问题限制了 LED 照明行业的发展，散热问题得不到解决，将会使 LED 灯的温度上升，导致其发光效率降低、使用寿命缩短。本文从灯具及驱动器的设计 2 个方面提出降低大功率 LED 灯温升及温控的方法和技术，有效降低和限制了大功率LED 灯的温升。1 降低温升目前，LED 灯的散热方式主要有自然对流散热、加装风扇强制散热、热管和回路热管散热等。1.1 电源与灯体
2、分离由于电源本身产生一定的热量，使得 LED 灯上的热量来源增加。同时，电源与灯一体设计使得 LED 灯整体受热不均，这些因素都会导致灯具发生疲劳和早期失效，而影响其寿命。图 1 为 LED 灯温度随工作时间的变化曲线，图中 T1 为放置电源处温度，T2 为远离电源处温度，T3 为灯体中心温度。从图中看出，随着工作时间的增加，图 1(a)中 T1 远大于T2 和 T3;图 1(b)中 T1 与 T2 两曲线重合， T3 略大于 T1 和 T2。可见分离电源后，整灯的温度分布很均匀。1.2 选择优质 LED 模组LED 模组的选择在降低温升上也起着较为关键的作用。选择由导热系数高且一致的材料封装
3、的 LED 灯珠，可提高内部的热扩散性。采用高导热、高散热的金属基板作灯芯板，使散热片温度分布均匀，从而使得散热作用发挥到最大。1.3 增大散热面积铝基板与散热片交界面处容易有空隙，而空气的导热系数很小，仅约 0.03W/mK，因此可以在接触面涂上具有较高导热能力的胶状导热硅脂来增大实际接触面积。同时，增大散热片的散热面积，将散热片的结构变形，以方便散热。2 温度控制系统LED 灯以额定功率工作产生的热量超出其散热能力时，本文在加强散热的同时还采用控温技术来进行限制温升。高温时，温控系统开始工作，适当减少驱动器的输出，达到了限制并降低温升的目的;当温度降低时，恢复原工作状态。文中选择以下 2
4、种方式来驱动LED 灯。2.1 恒流驱动此方案通过控制驱动器的输出电流来实现对 LED 灯的温度控制。图 2 为恒流驱动器驱动 LED 灯框图，驱动器输出到 LED 模组，LED 模组上产生的热量通过良好的导热材料传导到灯芯板，最后经由散热片散热到大气中。当外界散热环境恶劣时，LED 模组的温度会达到温度控制系统设定的温度，得到反馈的信息后，驱动器减少输出，达到限制并降低LED 模组温度的目的。图 3 为恒流电源给 LED 灯供电控制原理图。电源的指标为：220V AC 输入，电流 1.2 一 1.7A 可调，电压自适应(3639V)。图 3 中左侧细虚线框中部分为控制电路，其中 W1 为可调
5、电阻器;NTC 为负温度系数热敏电阻;Kt 为常开温度继电器，其闭合温度为 56，自动断开温度为 45;Rx 为匹配电阻。图 3 右侧粗虚线框中部分为 LED 模块部分。温度继电器和热敏电阻安装在 LED 模块上，并与模块紧密接触，以便将 LED 的温度信息反馈给控制电路。常温下 Kt 处于断开状态，此时控制电路中只有 W1 起控制作用，设定常温工作总电流恒定为 1.60A。当继电器温度上升到 56时，Kt 自动闭合，整个控制电路开始工作，以减小恒流电源的输出;当温度降低到 45时，Kt 自动断开，电源额定输出。该过程可用图 4 表示，图中 r 为 Kt 的温度，Rntc 为 NTC 的阻值。
6、控制电路阻值与输出总电流的关系列于表 1，其中 R 为控制电路的等效电阻。经过在恒温箱中测试，每 2C 记录 1 组数据得到如图 5 所示的 NTC 热敏电阻的温度一阻值曲线。该方案中，驱动电源通过接收到反馈的温度信息来控制输出电流，根据图 5 中 NTC 的温度与阻值的关系，只要找到输出电流随总阻值的变化关系(如图 6 所示) ，再进行适当的电阻匹配，便可找到温度与驱动器输出电流的关系。结合表 1，常温工作时，总阻值为 5.7kll，可将图 3 中 W1 设置为 5.7kQ，当 LED 灯珠温度 r56时，因 K。闭合，恒流电源输出减小，此时要使控制网络总电阻为 3kll，经过计算，Rx 值
7、为 3.6 kQ。2.2 恒压驱动此方案通过控制驱动器的输出电压来实现对 LED 灯的控制。总体框架与恒流驱动类似，不同的是，该方案采用恒压驱动器，温度控制系统电路有所不同。图 7 为恒压驱动器温控的连线图。Trim 端用来调节电源的输出。左侧点线型虚线框中部分为控制电路，其中：PTC 为正温度系数温敏电阻;R1、R2、Rx 均为普通电阻，与 PTC温敏电阻匹配调节驱动器输出电压;Kt 为常闭型温度继电器，其断开温度为 60，自动闭合温度为 48%。右侧虚线框中部分为 LED 模块部分。Kt 和 PTC 安装在 LED 模块上，并与模块紧密接触。常温下 K。处于闭合状态，此时控制电路中控制驱动
8、器额定输出，该LED 模组常温工作额定总电压为 24V。当继电器温度上升到 60时 K.自动断开，整个控制电路工作，从而减少恒压电源的输出，当温度降低到 48C 时，温度继电器自动闭合，并使电源正常输出。经过测试，得出驱动器 V。端与 Trim 端之间连接的总电阻值尺与驱动器输出电压 U 之间的关系，见表 2。可以看出：随着电阻的增加，输出电压呈减小趋势。当温度达到 60时，图 7 控制电路中温度继电器 K。断开，此时，只要电阻匹配得当，我们便可以得到设定的输出电压。各阻值计算方法同上，在此不作具体计算。3 试制驱动器实测结果本项研究进行了大功率 LED 路灯和 LED 投射灯及驱动器的研制工
9、作。图 8 为 LED 路灯样灯及其恒流驱动器，灯体采用一体化设计，测得常温输入驱动器的交流电流为270mA，灯长时间运行状况良好，其总光通量为 3408lm，在控温作用时，输出电流减小为常温的 87%。图 9 为 LED 投射灯样灯及其恒压驱动器，测得常温下输入驱动器的交流电流为 140mA，总光通量为 1011lm，在控温作用时，电压减小为常温的 90%。在 LED 照明过程中，恒压驱动器给 LED 灯提供恒定电压，而当温度升高时，LED 灯PN 结电压 V，将会以约 -2mV/C 速度下降，从而流经 LED 灯的电流迅速增大，影响其使用寿命;而使用恒流驱动器则避免了这一现象。因此一般建议使用恒流驱动器驱动 LED 灯。4 结语本文上述的方案，有效降低了大功率 LED 灯的温升，一旦温度升高超过设定的控制温度时，会使驱动器减少输出，在不影响使用的情况下，适当减少 LED 灯的光通量和功耗，避免了因过热而导致 LED 灯光衰和使用寿命缩短。该温度控制方案在研究过程中显示出了多方面优势，相信不久的将来会得到大规模实际应用，LED 照明也会因此得到一次更大程度上的提升。
