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1、如何用PT C热敏电阻实现LED 照明设备过热保护 链接：w w w . c h i n a -n e n g y u a n . c o m / t e c h / 58 0 15. h t m l 来源：电源网如何用PT C热敏电阻实现LED 照明设备过热保护随着LED 照明设备( 发光二极管) 的性能不断提高，价格日渐低廉，其市场也迅速扩大。LED 照明设备已实现了低价 化，然而，与传统的白炽灯，荧光灯相比，作为照明设备的实绩仍然欠佳，人们指出其安全性的课题。虽然LED 具有 高效照明，低耗电的特点，但是作为高亮度的LED 元件本身却处于异常的高温状态。本文将介绍使用村田制作所的陶瓷PT
2、 C热敏电阻“PO SI ST O R”来简单实现LED 照明设备过热保护的方法，能够达 到低成本，提高LED 照明设备的安全性。演示板说明图1所示为村田制作所展示的发光二极管( LED ) 演示板的外观照片。图1：村田制作所展出的发光二极管( LED ) 演示板在该LED 演示板上装载5个表面贴装型LED ，在其正下方的电路板背面配置了小型陶瓷加热器。液晶显示器显示LED 附近的电路板温度。右下方的照片表示电路板背面的加热器对LED 进行强制加热。LED 附近的温度达到8 0 以上，过 热的LED 亮度大幅度下降。这是由于LED 附近安装的PT C热敏电阻“PO SI ST O R”的作用，
3、流过LED 的电流受到限制。这样，在LED 本身异常发热或因外部原因使LED 周围温度异常升高时，通过降低LED 的亮度，可防止LED 继续不断 地发热，从而防止照明设备的冒烟、燃烧等严重事态的发生。图2 是此类LED 演示板的电路示意图。在5个并联的LED 上施加了恒定电压5V。通过双晶体管，在LED 上串联固定电 阻( R) 和“PO SI ST O R”( RPT C) ，其合成电阻( R和RPT C) 则限定了流过LED 的最大电流。晶体管具有的作用是：控制“ A ”的电位，由此接通及断开流过LED 的电流，并且依靠PW M 控制进行LED 的亮度调节。页面 1 / 5如何用PT C热
4、敏电阻实现LED 照明设备过热保护 链接：w w w . c h i n a -n e n g y u a n . c o m / t e c h / 58 0 15. h t m l 来源：电源网图2 ：LED 演示板线路图在“A ”的电位为“O N”时，在双晶体管的“T R2 ”的基极和发射极之间的电压( VBE) 约固定为0 . 7 V左右。因此， 流过LED 的电流( I LED ) 的数值仅根据串联电阻( R+ RPT C) 而决定。例如，在温度为2 50 时，电阻( R十RPT C) 为3. 5，LED 的电流就为2 0 0 m A 。为什么一旦达到高温，图1右侧LED 的亮度就会
5、大幅度下降呢? 我们通过图3来进行一下解释。图3：相对“PO SI ST O R”试制件的电阻温度特性和温度的LED 电流装在LED 演示板上的是贴片型“PO SI ST O R”试制品，当温度达到2 5时的电阻值为0 . 5。“PO SI ST O R”是一种 具有正温度系数特性的陶瓷热敏电阻。它的特点是在特定的温度下其电阻值可快速增加10 0 0 倍以上。该“PO SI ST O R ”试制品的电阻和温度特性曲线如左图所示。由于在LED 演示板上，3. 0 的固定电阻( R) 和“PO SI ST O R”的电阻( ( RP T C) 串联，其等效电阻( R十RPT C) 也会随温度产生变
6、化。该等效电阻决定流过LED 的电流( ILED ) 。如右图表所示，如果温度为40 以下，LED 电流大致恒定，约为2 0 0 m A 。 如果温度超过40 以上，通过LED 的电流被有效限制，在8 0 时达到40 m A 以下。只要在决定LED 电流的限流电阻加上“PO SI ST O R”，就能够构筑此类过热保护结构。即使LED 因某些原因处于高 温状态，如果具备此类过热保护结构，LED 就不会在处于高亮度点亮状态下进一步发热。采用这种简单的方法，可防 止LED 引起冒烟、燃烧等严重事态的发生。无需采用复杂的温度检测功能及判定用逻辑元件，以及LED 的电流控制功页面 2 / 5如何用PT
7、 C热敏电阻实现LED 照明设备过热保护 链接：w w w . c h i n a -n e n g y u a n . c o m / t e c h / 58 0 15. h t m l 来源：电源网能。但是，即使在高温时，也并非完全切断电流，还是有一定程度的电流( 例如，在8 0 时，约40 m A ) 流过LED 。像照明设备一样，有时灯光完全熄灭却反而有危险，所以，该特点最为适合。并且，对普通LED 元件将相对环境温度的容许电流作为标准予以强调。如果工作电流超过该容许电流，则会趋于劣 化，降低寿命。如果按图3右图所示能够限制电流，则能够达到与LED 元件的允许电流曲线一致的电流控制。
8、上例仅为采用“PO SI ST O R”的试制件。目前，村田制作所正在致力于开发在形状、电阻值、使电阻值上升的温度 点等参数上最适合LED 照明设备的“PO SI ST O R”。使用现有“PO SI ST O R”的方法目前，将现有的“PO SIST O R”与LED 驱动芯片组合，能够实现与上述演示板所示完全相同的功能。图4为该电路的 示意图。图4：现有的芯片“PO SI ST O R”PRF系列与LED 驱动器的组合如左图所示，当LED 驱动芯片具有温度检测用端口时，使用固定电阻和“PO SI ST O R”串联而组成的等效电阻的温 度特性，能够实现过热保护功能。以下使用图5说明其原理。
9、左图表示现有的贴片型“PO SI ST O R PRF”系列的电阻温度特性。在2 5时的电阻值均为47 0 ，但电阻值快速上升 的初始温度根据品种而不同。如果将该PRF系歹J( RPT C) 与3. 0 k 的固定电阻( ( R) 串联，其等效电阻( R+ RPT C) 在温度2 5 时可达到3. 47 k 。页面 3 / 5如何用PT C热敏电阻实现LED 照明设备过热保护 链接：w w w . c h i n a -n e n g y u a n . c o m / t e c h / 58 0 15. h t m l 来源：电源网图5：相对PRF系列电阻温度特性和温度的输出电压对该等效电
10、阻上施加3. 3V( Vr e f ) 的恒定电压，用10 k 的固定电阻( Rd ) 进行分压的分压电位( Vo u t ) 如右图所示。在室 温附近为大致恒定的电压( 约为0 . 8 5V) ，一旦达到规定的温度，电压就急剧上升。例如，在使用PRF系列“BE”特性品 时，当温度达到10 0 ，Vo u t 就上升到2 . 7 5V。如果是“BC”特性品在12 0 时，电压为2 . 7 5V。LED 驱动芯片将此类电压变化作为温度信息予以接受。例如，在接受的电压超过2 . 7 5V时，能够实现熄灭LED 的关灯 功能。由此可见，使用“PO SI ST O R”的优点为：驱动芯片侧电路和控制逻
11、辑非常简单。通常，在此类过热检测电路中，根据LED 和传感器元件的温度差，LED 周围的散热机构的差异等影响，各照明设备 的传感器元件所必须检测的温度会变化。对于这种温度变化，只要改变“PO SI ST O R”的品种就能够应对。而在驱动 芯片侧的阈值电压的设定和温度检测逻辑电路等则完全相同。由于不需要在检测电路作任何变更，就能够节省设计的 人工和时间。另外，如果能够将右图所示的电压变化方式直接用于控制LED 电流，则能够实现如同LED 演示板所诠释的保护功能 ，即在所期望的温度值下快速有效限制LED 电流，而又不会使LED 完全熄灭。另外，在如图4右图那样，在LED 驱动芯片具有LED 最大
12、电流设定端口时，可利用图5左图那种电阻值变化方式，直 接用于控制LED 电流。即使不使用在LED 演示板上那种“PO SI ST O R”试制品，使用现有的芯片“PO SI ST O R” PRF系列也可能实现完全相同的保护功能。页面 4 / 5如何用PT C热敏电阻实现LED 照明设备过热保护 链接：w w w . c h i n a -n e n g y u a n . c o m / t e c h / 58 0 15. h t m l 来源：电源网表1：芯片PRF系列“PO SI ST O R”规格表表1是现有的贴片型“PO SI ST O R”PRF系列的规格参数表。在本文中介绍的，将PRF系列与LED 驱动芯片组合使用的方法已经在某些LED 照明设备中采用。使用包含在开头所 述的试制品而获得的此类简单的过热保护功能，对实现LED 照明设备的低价化和确保安全性作出了贡献。原文地址：h t t p : / / w w w . c h i n a -n e n g y u a n . c o m / t e c h / 58 0 15. h t m lPo w e r e d b y T CPD F ( w w w . t c p d f . o r g )页面 5 / 5
