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LED照明需要精确的功率和热管理系统

LED照明需要精确的功率和热管理系统

LED照明需要精确的功率和热管理系统

关键字: LED照明  热管理  PolySwitch  
LED技术已经取得了飞速发展,而芯片设计和材料的改进促进了更亮、更耐用光源的开发,光源应用范围日益扩大。节能意识的不断增强也加速了LED照明技术的普及。如今,LED灯凭借以下优势正在迅速取代传统照明方式:1)能耗低,新型灯泡的功耗范围从0.83瓦到7.3瓦;2)寿命长,LED灯泡可使用5万小时;3)LED灯泡耐热、抗震,即开即用,非常适合需要频繁开关操作的应用场合;4)有助于满足安全和绿色倡议;5)LED灯泡摸上去不烫手,不含汞;6)可充分调光,调光时,LED灯泡不会变色,而白炽灯在调光时会发黄;7)无频率干扰,不会干扰无线电和电视信号的镇流电阻器。 虽然这项技术正在不断普及,但LED照明厂家仍在继续攻克LED光源热敏感性强的难题。热量过多或应用不当都会使LED光源的性能大打折扣。 导热性能比较 使用一个60W白炽灯泡的灯具大约产生900流明照度,必须通过传导耗散3瓦热 量 。使用典型直流LED作为光源达到相同的900流明照度只需要12个LED。假设VF(正向电压)为3.2V,电流为350mA,该灯具的输入功率可按下式计算: 功率 = 12×3.2V×350mA = 13.4W。 在这种情况下,约20%输入功率转换为光,80%则转换为热。这取决于多种因素,发热可能与底层不规则以及声子发射、密封和材料等有关。 在LED产生的总热量中,有90%通过传导传输。为耗散来自LED结的热量,传导是导热的主要通道,因为对流和辐射仅占全部热传输的约10%。比如,一个LED可能转换近10.72瓦热量(13.4×0.8)。其中,9.648瓦(10.72×0.9)通过传导从LED结传输或迁移。 显然,LED光源需要精确的功率和热管理系统,因为与其他光源相比,提供给LED的电能大部分转换为热量。如果没有适当的热管理,这种热量会影响LED寿命和色彩输出。同时,由于LED驱动装置属于硅器件,它们很快就会失效。这说明必须要配备故障安全备用过流保护装置。 结温效应 LED的光学性能因温度不同而呈现明显的差别。LED的发光量随结温升高而减少,对某些技术而言,发射波长也会随温度而变化。如果不对驱动电流和结温加以适当控制,LED效率会迅速下降,造成亮度减弱、寿命缩短。 与结温有关的另一个LED特性是正向电压。如果仅使用一个简单的偏压电阻器控制驱动电流,VF将随温度升高而下降,驱动电流增大。这会导致热崩溃,尤其是对大功率LED,并造成元件失效。常见的做法是通过把LED安装在金属芯PCB上加速导热,从而控制结温。 电线耦合瞬态和涌流也会减少LED寿命,许多LED驱动装置很容易因直流电压和极性错误而受损。LED驱动装置的输出也会因短 路而受损或毁坏。多数LED驱动装置含有内置安全功能,包括热关机以及LED开路和短路检测。但是,要保护集成电路(IC)和其他敏感电子元件,可能需要额外的过流保护器件。 LED驱动装置输入及输出保护 LED是通过恒定电流驱动的,其正向电压介于不到2V到4.5V之间,与颜色和电流有关。老式设计依靠简单电阻器限制LED驱动电流,但是基于厂家规定的典型正向压降设计LED电路会导致LED驱动装置过热。 当经过LED的正向压降下降到大大低于典型规定值的水平时,可能会出现这种情况。在这类事件中,经过LED驱动装置的电压升高可能导致来自驱动装置封装的总功率耗散更高,因此对性能或寿命产生不利影响。 目前,多数LED应用利用功率转换和控制器件连接各种功率源,如交流电线、太阳能电池板或电池,来控制LED驱动装置的功率 耗散。对这些接口加以保护,防止它们因过流和过温而受损,常常用到具有可复位能力的聚合物正温度系数(PPTC)器件。可以与功率输入串联一个PolySwitch LVR器件,可防止因电气短路、电路过载或用户误操作而受损。此外,放在输入上的金属氧化物变阻器(MOV)也有助于LED模块内的过压保护。 PolySwitch LVR也可以放置在MOV之后。许多设备厂家首选保 护电路与带上游故障安全保护的可复位PolySwitch器件组合。在本例中,R1是与保护电路组合使用的镇流电阻器。 LED驱动装置容易因直流电压和极性错误而受损。输出也会因有害短路而受损或毁坏。带电端口也容易因过压瞬态受损,包括ESD脉冲。


图 LED驱动装置输入和输出的协同保护方案。

上图表示针对LED驱动装置和灯泡阵列的典型电路保护设计。驱动装置输入上的PolyZen器件既为设计人员提供了传统钳位二极管的简单性,同时又避免了对大量散热(片)的需求。该器件有助于单个、小型封装内的瞬态抑制、反向偏压保护和过流保护。 驱动输出上的PolySwitch器件有助于防止因有害短路或其他负载异常而受损。为了充分发挥PolySwitch器件的作用,可以与金属芯电路板或LED散热片热接。此外,与LED并置的PESD器件也可以对静电放电(ESD)加以保护。 满足2类功率源安全标准 在照明系统中采用2类功率源可能成为降低成本、提高灵活性的重要因素之一。固有型限功率源(一台变压器、电源或电池)可以包含保护器件,只要不依靠它们限制2类功率源的输出。非固有型限功率源,按照定义,具有一个离散保护器件,当电流和能量输出达到预定值时它会自动中断输出。各种电路保护器件都有助于提供LED照明应用2类功率源的安全操作。 总结 可复位PPTC器件可以防止因LED照明应用中过流和过温故障造 成的损害。MOV过压保护器件有助于厂家满足各种安全机构的要求,并提供大电流输送和能量吸收能力,并快速响应过压瞬态。 与多数ESD保护器件相比,PESD器件电容极低(0.25pF),并且具有电子行业最普遍的形状系数。PolyZen器件既为设计人员提供了传统钳位二极管的简单性,同时又避免了对大量散热(片)的需求。这种单器件方案可以对因电源使用不当导致的受损提供保护,并具有瞬态抑制、反向偏压保护能力,也可防止因过流事件 而受损。 在协同保护方案中使用这些器件可以让设计人员减少元件数量,提供安全可靠的产品,满足监管机构的要求,并减少质保和维修成本。 备注:名词解释 VF---经过LED的正向压降。当传导开始时,VF约为2V(对于红色LED)和3.5V(对于蓝色LED)。 Tj---LED内部温度,在PN结上。如果该温度过高,LED将损坏。 IF---经过LED的正向电流。
LED照明电路保护产品选择指南.pdf (1.94 MB)
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BBR350
BBR550, BBRF550
BBR750, BBRF750


decaSMDC050/60 (50F60V)


SIM/Smart card reader

femtoSMDC005F
femtoSMDC008F
femtoSMDC010F
femtoSMDC012F            
femtoSMDC016F
femtoSMDC020F
femtoSMDC035F



IRP050R250V

LFS175

内部电池组

LR4-170F (E17)
LR4-190 (E19)
LR4-250
LR4-260 (E26)
LR4-310F
LR4-380 (E38 or R38)
LR4-450 (E45)
LR4-470F (E47)
LR4-550 (E55)
LR4-600 (E60)
LR4-600-C100F
LR4-700(E70)
LR4-730 (E73)                  
LR4-73X (E7X)
LR4-810HF
LR4-880 (E88)
LR4-900 (E90)
LR4-970
LR4-970H-C65F
LR4-1300(EX3)
LR4-1340
LR4-1410(E141)
LR4-1420F


LTP070 (L07)
LTP100 (L10)
LTP180 (L18)
LTP190 (L19)
LTP260 (L26)
LTP300 (L30)
LTP310 (L31)
LTP340 (L34)


LVB125





应用在120V 到 240 V   交流电  
LVR005
LVR005
LVR005N
LVR005N
LVR008
LVR008
LVR008N      
LVR008N
LVR010/240
LVR012
LVR016
LVR025
LVR025
LVR025/240
LVR033
LVR033
LVR040
LVR055
LVR055               
LVR075
LVR100
LVR125
LVR135
LVR150
LVR175
LVR200
LVRL075
LVRL100
LVRL125
LVRL135
LVRL200



MGP270ZRW
MGP350
MGP420
MGP420K
MGP440ZRW
MGP500
MGP540ZRW-T01
MGPC270W
MGPC290
MGPC300
MGPC300K
MGPC330
MGPC360
MGPC300-C315
MGPC370
MGPC370K
MGPC370-C315
MGPCR370
MGPR390
MGPR400K
MGPR550


MHP30-36-PPTC


microSMD005 (05)
microSMD010 (10)
microSMD035 (3)
microSMD050 (50)
microSMD075 (75)
microSMD110 (11)
microSMD150 (15)
microSMD175 (17)
microSMD190LR
microSMD200F
microSMD200LR
microSMD250LR
microSMD300LR
microSMD350LR
microSMD380LR
microSMD450LR
miniSMD020 (2)
miniSMD075 (7)
miniSMD075 (7)
miniSMDC010F
miniSMDC014 (14)
miniSMDC020 (2)
miniSMDC030F
miniSMDC035 (3)
miniSMDC050 (5)
miniSMDC075 (7)
miniSMDC075/24
miniSMDC075F/33
miniSMDC100 (1)
miniSMDC110 (1)
miniSMDC110/16
miniSMDC110/24
miniSMDC125 (12)
MiniSMDC125/16(12)
miniSMDC150 (15)
miniSMDC150/12
miniSMDC150F/16
miniSMDC150/24
miniSMDC160 (16)
miniSMDC200 (20)
miniSMDC200F/16
miniSMDC260 (26)
miniSMDC260/12(260)
miniSMDC260F
miniSMDC260F/13.2
miniSMDC260F/16
miniSMDC300F
miniSMDC190LR
miniSMDC350LR
miniSMDE190 (19)
miniSMDM075 (075)
miniSMDM075/24 (075G)
miniSMDM110 (110)
miniSMDM110/16 (110G)
miniSMDM150/240 (15)
miniSMDM150/33(150)
miniSMDM160 (160)
miniSMDM200 (200)
miniSMDM260 (26)


MLP270
MLP270
MLP280
MLP370
MLP410
MLP500
MLPC270
MTP270
MTP290
MXP180
MXP190
MXP250K
MXPW250
MXP270
MXP270ZL
MXP270ZLL
MXP270ZW
MXP310
MXP310K
MXPW310
MXP350
MXP370
MXP370ZRW



nanoSMD175LR
nanoSMD200LR
nanoSMD270LR
nanoSMDC175LR
nanoSMDC200LR
nanoSMDC300LR
nanoSMD350LR
nanoSMD380LR
nanoSMD400LR
nanoSMD500LR
nanoSMDC012
nanoSMDC016
nanoSMDC020(02)
nanoSMDC025F
nanoSMDC035
nanoSMDC035F
nanoSMDC050/13.2(M)
nanoSMDC075(L)
nanoSMDC075F
nanoSMDC100(k)
nanoSMDC110
nanoSMDC110F
nanoSMDC125(P)
nanoSMDC150 (J)
nanoSMDC160
nanoSMDC200
nanoSMDCH110F
nanoSMDM012(012)
nanoSMDM016
nanoSMDM020(02F)
nanoSMDM050 (C)
nanoSMDM050/13.2(5FG)
nanoSMDM075 (E)
nanoSMDM100 (G)



picoSMD010F
picoSMD012F
picoSMD020F
picoSMDC010S
picoSMDC012S
picoSMDC020S
picoSMDC035S
picoSMDC050S
picoSMDC110S
picoSMD050F
picoSMD075F
picoSMDC075S
picoSMD110F



PSR-20729
PSR21083A (1083)
PSR21083B (1083)
PSR-21436
PSR-21436C
PSR-21436HL
PSR-21616
PSR-21618
PSR-22240
PSR-22240HL
PSR-22748
PSR-22778
PSR-23020
PSR-23089
PSR23198
PSR23200
PSR23257 (3257)
PSR23258 (3258)
PSR23310
PSR23349 (7)
PSR23382
PSR-23476
PSR23494 (5)
PSR23528
PSR23664 (3664)
PSR23686
PSR-23753
PSR23836 (3836)
PSR23838 (1)
PSR23861 (3861)
PSR-23872
PSR-23873
PSR-23897
PSR-23925
PSR23935
PSR-24052
PSR24062
PSR24063 (7)
PSR24122
PSR-24157
PSR24181 (R120)
PSR-24184
PSR-24248
PSR24251 (4251)
PSR-24274
PSR-24297
PSR-24298
PSR-24360
PSR-24360-R4D
PSR-24361
PSR-24362
PSR-24380(X27)
PSR24432 (1)
PSR-24466
PSR-24466
PSR-24492
PSR-24501
PSR-24515
PSR-24526
PSR-24534
PSR-24535
PSR-24535
PSR-24561
PSR24566
PSR24567
PSR24567
PSR24567
PSR24567
PSR24567
PSR24659 (S05)
PSR24660 (S07)
PSR24661 (S10)
PSR24669(16)
PSR24673
PSR24690
PSR-24693 (693)
PSR24733
PSR-24734
PSR-24734C
PSR24760
PSR-24770
PSR24782
PSR-24849
PSR-24881
PSR24883
PSR24907
PSR25002
PSR25009
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PSR-25028
PSR-25036
PSR25039 (5039)
PSR-25080
PSR-25091(091)
PSR25105
PSR25115
PSR25115
PSR-25129
PSR-25280
PSR-25330
PSR-25337
PSR25338
PSR25351
PSR-25365
PSR25374
PSR25393
PSR-25398
PSR-25452
PSR-25461
PSR-25468
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PSR25600H2
PSR25600Z1U
PSR-25608
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PSR25673
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PSR-25708
PSR25710 (5710)
PSR25750
PSR25751
PSR-25757
PSR-25846
PSR-25857A
PSR-25846
PSR-25957
PSR-25968
PSR25982
PSR-26039
PSR-26053
PSR-26155
PSR-26194
PSR-26476
PSR-26498
PSR26503
PSR-26558
PSR-26627
PSR-26647
PSR-26653
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PSR-26661
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PSR26719
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PSR-26821
PSR-26822
PSR-26843
PSR-26846
PSR-26904
PSR-26932
PSR-26933
PSR-26941
PSR-27153
PSR-27186
PSR-27294
PSR-27313-010
PSR-27313-012
PSR-27313-020
PSR-27313-035
PSR-27313-050
PSR-27313-110
PSR-27623-020
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PSR-27561
PSR-27617
PSR-27627
PSR-27635
PSR-27669
PSR-27673
PSR-27674
PSR-27678
PSR-27679
PSR-27721
PSR-27727
PSR-27774
PSR-27808
PSR-27829
PSR-27830
PSR-27831
PSR-27832
PSR-27833
PSR-27871
PSR-27888
PSR-27974
PSR-28016
PSR-28048
PSR-28108
PSR-28110
PSR-28120
PSR-28124
PSR-28155
PSR-28214
PSR-28217
PSR-28228
PSR-28243
PSR-28253
PSR-28275
PSR-28287
PSR-28308
PSR-28293
PSR-28299
PSR-28311
PSR-28321
PSR-28339
PSR-28343
PSR-28429
PSR-28443
PSR-28445
PSR-28455
PSR-28462
PSR-28468
PSR-28469
PSR-28471
PSR-28475
PSR-28482
PSR-28494
PSR-28495
PSR-28498
PSR-28502
PSR-28507
PSR-28542
PSR-28561


RFR240
RFR436
RFR912


RFS
RFS
RFS




RGE250(G250), RGEF250(GF250 or G2.5)
RGE300 (G300), RGEF300 (GF300 or G3)
RGE400 (G400), RGEF400 (GF400 or G4)
RGE500 (G500), RGEF500 (GF500 or G5)
RGE600 (G600), RGEF600 (GF600 or G6)
RGE700 (G700), RGEF700 (GF700 or G7)
RGE800 (G800), RGEF800 (GF800 or G8)
RGE900 (G900), RGEF900 (GF900 or G9)
RGE1000 (G1000), RGEF1000 (GF1000 or G10)
RGE1100 (G1100), RGEF1100 (GF1100 or G11)
RGE1200 (G1200), RGEF1200 (GF1200 or G12)
RGE1400 (G1400), RGEF1400 (GF1400 or G14)






RHE050, RHEF050(HF0.5 or H0.5)
RHE070, RHEF070(HF0.7 or H0.7)
RHE100, RHEF100(HF01.0 or H1.0)
RHE200, RHEF200 (HF2.0 or H2.0)
RHE400, RHEF400(HF4 or H4)
RHE450, RHEF450 (HF4.5 or H4.5)
RHE600, RHEF600 (HF6 or H6)
RHE650, RHEF650 (HF6.5 or H6.5)
RHE750, RHEF750 (HF7.5 or H7.5)
RHE900, RHEF900(HF9.0 or H9)
RHE1000, RHEF1000 (HF10 or H10)
RHE1300, RHEF1300 (HF13 or H13)
RHE1500, RHEF1500(HF15 or H15)
RHEF300 (HF3 or H3)
RHEF410 (HF4.1 or H4.1)
RHEF550 (HF5.5 or H5.5)
RHEF700 (HF7 or H7)
RHEF800 (HF8 or H8)
RHEF1100 (HF11 or H11)
RHEF1400 (HF14 or H14)


RKEF050 (KF050 or K50)
RKEF065 (KF065 or K65)
RKEF075 (KF075 or K75)
RKEF090 (KF090 or K90)
RKEF110 (KF110 or K110)
RKEF135 (KF135 or K135)
RKEF160 (KF160 or K160)
RKEF185 (KF185 or K185)
RKEF250 (KF250 or K250)
RKEF300 (KF300 or K300)
RKEF375 (KF375 or K375)
RKEF400 (KF400 or K400)
RKEF500 (KF500 or K500)



RTCOT70I100





RTE120, RTEF120 (TF120 or T120)
RTE135, RTEF135 (TF135 or T135)
RTE190, RTEF190 (TF190 or T190)







RUE090, RUEF090 (UF090 or U090)
RUE110, RUEF110 (UF110 or U110)
RUE135, RUEF135 (UF135 or U135)
RUE160, RUEF160 (UF160 or U160)
RUE185, RUEF185 (UF185 or U185)
RUE250, RUEF250 (UF250 or U250)
RUE250U
RUE300, RUEF300 (UF300 or U300)
RUE400 (0), RUEF400 (UF400 or U40)
RUE500, RUEF500 (UF500 or U500)
RUE600, RUEF600 (UF600 or U600)
RUE700, RUEF700 (UF700 or U700)
RUE800, RUEF800 (UF800 or U800)
RUE900, RUEF900 (UF900 or U900)
RUEF250U
RUEF300U



RUSB090, RUSBF090 (RF090 or R090)
RUSB110, RUSBF110 (RF110 or R110)
RUSB135, RUSBF135 (RF135 or R135)
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RUSB185, RUSBF185 (RF185 or R185)
RUSB250, RUSBF250 (RF250 or R250)


RUSB075, RUSBF075 (RF075 or R075)
RUSB120, RUSBF120 (RF120 or R120)
RUSB155, RUSBF155 (RF155 or R155)








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RXE005, RXEF005 (XF005 or X005)
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专业销售泰科全系列PTC
13713955850
SMD030 (030)
SMD030 (030)
SMD030 (030)
SMD030-2018
SMD050 (050)
SMD050 (050)
SMD050 (050)
SMD050-2018(A05)
SMD075 (075)
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SMD075/60
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SMD076/60(075F)
SMD100 (100)
SMD100 (100)
SMD100 (100)
SMD100/33 (103)
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SMD100/33 (103)
SMD100-2018 (A10)
SMD100-2018 (A10)
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SMD125 (125)
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SMD150 (150)
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SMD150F/33-2920
SMD150-2018 (A15)
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VSM-A001
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专业销售泰科全系列PTC
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