Protecția LED-urilor de supraîncălzire sau a termistorilor cu curent pozitiv ca limitatori de curent

În ultimii ani, LED-urile au primit o dezvoltare foarte largă: de la indicatori simpli la surse de lumină de înaltă performanță, cu un flux de lumină mai mare de 100 lumeni. Deja în viitorul apropiat, iluminarea cu LED-uri va fi comparabilă cu valoarea luminii cu lămpi fluorescente clasice cu catod rece. LED-urile sunt, de asemenea, de interes ca surse de lumină de fundal pentru ecrane LCD, televizoare, laptop-uri și iluminat în interiorul și pe clădiri.







Odată cu dezvoltarea tehnologiei LED de înaltă performanță, aspectele termice ajung în stadiul de proiectare. Ca toate semiconductorii, LED-urile nu ar trebui să se supraîncălzească. Există o temperatură maximă admisibilă a stratului activ al joncțiunii p-n, a cărui exces poate duce la îmbătrânirea accelerată a dispozitivelor și la defectarea lor.

Curentul maxim admisibil trebuie limitat în mod necesar la creșterea temperaturii ambientale, astfel încât temperatura stratului activ să rămână sub valoarea critică. Cu toate acestea, valoarea limită a curentului de direcție la o anumită temperatură ambiantă poate fi mărită dacă radiatorul de răcire este utilizat suplimentar.

Pe măsură ce crește temperatura stratului activ al LED-ului, emisia de lumină (ieșirea luminii) scade. Acest efect se manifestă în principal în LED-urile roșii și galbene, în timp ce albii au o dependență mai scăzută de temperatură. Concomitent cu scăderea intensității luminoase a lungimii de undă a luminii emise predominant este crescut, în general, de aproximativ 0,05 nm / K și tensiunea directă a LED-urilor scade.

În ciuda faptului că eficiența LED-urilor de înaltă performanță depășește cu mult eficiența lămpilor cu incandescență, acestea au și o mare parte din energia de intrare convertită la căldură. Prin urmare, pentru funcționarea fiabilă a diodelor emițătoare de lumină, este foarte important să se creeze condiții pentru o bună disipare a căldurii în timpul proiectării.

Atunci când șoferii de control de calcul ar trebui să se țină seama de faptul că, printre altele, curent cu LED-uri ar trebui să fie alese astfel încât acestea să nu se supraîncălzească, t. E. Curentul maxim trebuie să fie redusă prin creșterea temperaturii mediului ambiant. O astfel de reducere a valorii nominale a curentului este o compensare a modului la o temperatură ridicată. Producătorii de diode emitente de lumină duc în specificațiile pentru produsele lor grafica corespunzătoare (Figura 1).

Linia neagră din Fig. 1 prezintă valorile limită de limitare a curentului și a temperaturii. Lucrarea LED-urilor cu o sursă de curent clasică independentă de temperatură are dezavantajul că, la temperaturi ridicate, ele pot depăși valorile de prag. În Fig. 1 este indicat printr-o linie roșie (punctul de frontieră corespunde unui curent de 370 mA și o temperatură ambiantă de +80 ° C). Linia verde din această figură corespunde modului optim de funcționare a LED-urilor, când circuitele conducătorului auto folosesc termistori cu TCR pozitiv.

Protecția LED-urilor de supraîncălzire sau a termistorilor cu curent pozitiv ca limitatori de curent

Fig. 1. Grafice ale dependenței curentului prin LED-uri la temperatura ambiantă

În majoritatea circuitelor de comutare LED, curentul direct prin ele ILED este setat de un rezistor de control constant RREG (Figura 2) și este independent de temperatură. Prin urmare, "îndoirea" caracteristică a temperaturii înalte, așa cum este arătată de linia verde din Fig. 1, nu are loc.

Protecția LED-urilor de supraîncălzire sau a termistorilor cu curent pozitiv ca limitatori de curent

Fig. 2. Variante ale circuitelor convenționale simplificate pentru includerea LED-urilor

Controlul termic al curentului LED se realizează prin faptul că rezistența constantă este înlocuită de un circuit a cărui rezistență depinde de temperatură. În Fig. 3 prezintă un circuit de activare în care o valoare a curentului dependentă de temperatură este generată prin LED-ul prin utilizarea unui termistor. Adaptarea aceasta la driverele de circuit cip utilizate pentru această știință de carte realizată de rezistență termistor RT și denumirile de serie și rezistențe conectate în paralel și Rafter RPAR respectiv.







Protecția LED-urilor de supraîncălzire sau a termistorilor cu curent pozitiv ca limitatori de curent

Fig. 3. Schema modificată pentru activarea LED-urilor cu termistor

Curentul care trece prin LED se calculează după formula:


unde UOC este tensiunea de reacție la pinul corespunzător al cipului șoferului (punctul de conectare al termistorului RT și rezistorul RESOL).

Folosind acest sistem crește curentul prin LED-uri de temperatură de până la +40 ° C în 40% în comparație cu circuite convenționale (Fig. 2) și, deci, fără teama de supraîncălzire, astfel încât să crească luminozitatea luminiscență.

Circuitul de mijloc (Figura 2) arată modul în care rezistența de control RREG este conectată în mod inconsecvent cu LED-urile și cu pinul special al cipului driverului.

Din specificația chipului, puteți determina relația dintre rezistențele rezistorului RREG și LED-ul RLED. De exemplu, atunci când conectați arbaletrierului rezistor serie cu o rezistență egală cu 19,5 kW (Fig. 4), la un cip corespunzător concluzie fermă Infineon TLE4241GM, curentul prin LED-uri are o valoare de 30 mA. Rezistența utilizat aici termistorului RT tip V59601A la temperatura camerei aproximativ +25 ° C este de 470 ohmi și la o temperatură ridicată a mediului ambiant poate ajunge la 4,7 kOhm.

Graficul din Fig. 5, arată dependența curentului rezultat la temperatura ambiantă prin LED-urile pentru circuitul prezentat în Fig. 4. Rezistența rezistorului constant ROSL depășește în mod semnificativ rezistența termistorului RT la temperatura camerei. Numai la aproximativ +40 ° C rezistența termistorului începe să crească: mai întâi încet și începând de la +75 ... + 80 ° С - brusc. În consecință, conform aceleiași legi, curentul trece prin LED-uri (vezi curba din figura 5). Dacă rezistența termistorului RT = 4,7 ohm rezistență totală arbaletrierului + RT = + 19,5 = 4,7 ohmi, iar 24,2 curentul se realizează prin LED-uri, egal cu 23 mA. Creșterea în continuare a temperaturii duce la o scădere a primului curent, și apoi să-l opriți cip t. E. Pentru funcționarea protecție împotriva supraîncălzirii.

Protecția LED-urilor de supraîncălzire sau a termistorilor cu curent pozitiv ca limitatori de curent

Fig. 4. O variantă a schemei de comutare a LED-urilor cu un termistor, în care curentul este controlat printr-un știft separat al cipului

Protecția LED-urilor de supraîncălzire sau a termistorilor cu curent pozitiv ca limitatori de curent

Fig. 5. Graficul dependenței curentului rezultat prin intermediul LED-urilor de temperatura ambientală

După cum se arată în Fig. 2 în dreapta, LED-urile sunt capabile să funcționeze fără a controla cipul. De exemplu, o astfel de schemă este aplicabilă în rețeaua de bord a vehiculului. În acest caz, curentul printr-un singur LED poate ajunge la 200 mA. Pentru a nu depinde de fluctuațiile de tensiune ale rețelei de la bord, regulator de tensiune este folosit, care formează o tensiune stabilă USTAB = 5 V. Cantitatea curentului prin LED-ul este determinat de valoarea nominală a RREG rezistor conectat serie. În această schemă de conectare, curentul direct independent de temperatură se calculează cu formula:


unde ULED este tensiunea directă pe LED-ul cu un singur mod.

Alternativ, o combinație de un fir de termistor tip RT V59940S0080A070 (rezistența la temperatura camerei de +25 ° C este de 2,3 ohm) și două rezistențe fixe și arbaletrierului RPAR (Fig. 6) poate fi utilizat în loc de un rezistor RREG.

Protecția LED-urilor de supraîncălzire sau a termistorilor cu curent pozitiv ca limitatori de curent

Fig. 6. Circuit de termocompensare pentru controlul LED-urilor fără utilizarea unui microcircuit

Cea mai mare parte a curentului LED curge prin termistorul RT. Curentul curent rezultat este calculat după cum urmează:


Pentru utilizare în circuitul (Fig. 6) a fost ales termistor mare de sârmă, ca termistor de mici dimensiuni ar încălzit în mod constant curge curent și într-o prin aceasta mai mică măsură ar reacționa la schimbările de temperatură ambiantă.

Combinarea rezistori paralele RT și RPAR igramotno cules valorile nominale ambele rezistoare fixe (arbaletrierului și RPAR), setați nivelul dorit curent prin LED.

Mai mult decât atât, în acest circuit este conectat în paralel cu un rezistor de RPAR termistor asigură faptul că, chiar și la temperaturi extrem de ridicate, termistorul nu este complet dezactivează LED-ul așa cum este descris mai sus, dar reduce numai prin ea curent. Astfel, curentul prin LED nu scade niciodată sub o anumită valoare, care poate fi calculată prin formula:


Această caracteristică a circuitului este extrem de importantă, de exemplu, atunci când se utilizează LED-ul în electronica auto, deoarece cerințele de siguranță de aici nu permit deconectarea completă a dispozitivelor luminoase.

Alte articole pe această temă:

Dacă observați orice inexactități în articol (desene lipsă, tabele, informații nesigure, etc.), vă rugăm să ne anunțați. Furnizați un link către pagină și o descriere a problemei.







Trimiteți-le prietenilor: