LED熱管理：一個散熱器足夠嗎?

　　應(yīng)該注意的是NTC從電阻到溫度的轉(zhuǎn)換功能是非線性的。這種非線性延長了出現(xiàn)真正零電流的邊界點(diǎn)溫度(TEND)。在路燈應(yīng)用中，熱折返的線性不屬于最高等級。事實上路燈的壽命結(jié)束時間通常規(guī)定為其亮度降至初始亮度的70%時;因此，精確的熱折返圖對于路燈設(shè)計人員來講根本沒有意義。也就是說，如果需要的話，一個精密的溫度傳感器就能很容易地用于更為線性的熱折返圖繪制。

　　手電筒舉例

　　圖6所示為一個使用LM3424的較復(fù)雜的熱折返器件。這個應(yīng)用是一個由LM3424組成的15W調(diào)光軍用手電筒，該LM3424控制6個串聯(lián)LED，驅(qū)動電流為700mA，電池電壓為9V。因為在調(diào)光時，串電壓發(fā)生變化，從24V到低于9V，所以多重拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)LM3424用作一個降壓-升壓控制器。需進(jìn)行LED模擬調(diào)光以對其簡潔性、大小和成本進(jìn)行評估。

　　LM3424用傳統(tǒng)的誤差信號放大器調(diào)節(jié)閉合環(huán)路中的輸出電流。在LED組件頂端對LED平均電流區(qū)別檢測。主開關(guān)(Q1)的占空比動態(tài)上得以改變，以確?？呻S時進(jìn)行調(diào)整。

　　LM3424具有一個集成在芯片上的完全可編程熱折返電路。折返斷點(diǎn)由電阻分壓器按照TREF進(jìn)行設(shè)置，內(nèi)部基準(zhǔn)電壓3V(VS)。溫度傳感是使用傳感器或NTC分壓器在TSENSE的情況下實施的。當(dāng)TSENSE電壓降低至預(yù)定TREF電壓時，電路開始根據(jù)圖7所示對LED進(jìn)行調(diào)光。熱折返的斜率可由安裝在TGAIN到GND之間的電阻(RGAIN)設(shè)定。假如使用一個精密的溫度傳感器，例如LM94022，可以獲得一個高級的線性圖。

　　可以加裝基準(zhǔn)電壓VS外置齊納管鉗制裝置以設(shè)定最小所需電流，如圖3所示。在將給定溫度值的特定LED的亮度輸出最大化的同時，這個高度可控?zé)嵴鄯狄彩故蛛娡彩褂脡勖畲蠡?/p>

　　手電筒應(yīng)用中另一個有用的特征是調(diào)光與熱折返的組合。由于二者都使用熱折返電路，因此可以通過幾種方式進(jìn)行組合。NTC分壓器直接連接至TSENSE，而調(diào)光分壓器則與二極管連接。如圖6所示。這種連接保證了TBK隨調(diào)光等級而移動，所以使得任意調(diào)光等級的有效溫度范圍達(dá)到最大。

　　散熱器對比

　　最后，在手電筒應(yīng)用中將使用和不使用熱折返做一個比對。在手電筒應(yīng)用中，這些LED靠得非常近形成一個LED。假定，θ_SH和θ_JS小于θ_HA，計算可簡單化為：

　　無熱折返，輸出功率要提高5%以隨時調(diào)整偏離值。同時，溫度差降低，占最差情況下環(huán)境溫度的25%，還要考慮有益的SOA裕量。因此，θHA的值將比使用熱折返的應(yīng)用小70%。這就是說，散熱器尺寸大小與成本要增加30%。在LED應(yīng)用中，散熱器為最大成本之一，在手電筒應(yīng)用中使用熱折返是非常有價值的。

　　結(jié)論

　　在一個給定的系統(tǒng)中，當(dāng)機(jī)械散熱要求減少時，熱折返的使用可保護(hù)LED免受災(zāi)難性故障的損害。LED技術(shù)的優(yōu)勢在于使用壽命長，可靠性高和性能優(yōu)于其他照明技術(shù)，而這些優(yōu)勢的實現(xiàn)需要熱控制技術(shù)的支持，所以要確保這項技術(shù)得以順利發(fā)展而不會受到意外情況的阻礙。

　　參考文獻(xiàn):

　　[1]Patterson J.LM3409HV Evaluation Board[R/OL].(2009-6-11).http://221.115.156.18/design/analog/LED/LM3409-AN-1953.pdf