一、大功率LED温度补偿方案的背景

1.用于保护大功率LED照明灯的温度补偿电路

大功率LED照明灯的理论寿命可达几万小时,但实际寿命可能只有几千小时。其主要原因是未采用温度补偿技术而导致LED照明灯过热损坏。大功率LED照明灯一般采用恒流驱动器,其输出电流不随输入电压、负载及环境温度的改变而变化。但是当LED所处环境温度高于安全工作点温度时,LED的正向电流就会超出安全区使LED的寿命大为降低甚至损坏。这正是恒流驱动器的不足之处,因为维持输出电流不变只会促使LED的温度进一步升高。解决方法是利用温度补偿电路来不断减小LED的正向电流值,避免LED因温度过高而损坏。因此,对大功率LED驱动器的输出电流进行温度补偿,是大大延长大功率LED照明灯使用寿命的有效措施。

2.温度补偿的基本原理

大功率LED温度补偿的基本原理是一旦出现异常情况使LED温度过高时,LED驱动器能根据热敏电阻检测到的温度,自动降低输出电流值,确保LED工作在安全区域之内,这就从根本上解决了LED过热损坏或使用寿命降低的难题,从而大大提高了LED灯具的可靠性与安全性;当温度降低到安全区域时,LED驱动器的输出电流能自动回升到正常值。这种带温度补偿功能的LED驱动器代表了高端LED驱动器的发展方向,具有重要的实用价值。

非线性温度补偿的技术方案包含下述内容:第一,仅在正常工作温度范围内对NTCR进行线性化,该温度范围涵盖下限温度TL和上限温度TH(将TH作为Tk);第二,当TA>TH时,通过外部控制电路使大功率LED驱动器的输出电流Io按指数规律迅速减小,迫使LED的亮度降低。

随着LED正向电流的减小是否会导致LED的亮度显著降低,这种疑虑通常是不必要的。根据韦伯费赫涅尔定律( Weber-Fechner),人眼的主观亮度感觉与客观亮度的变化量(可等效于白纸面上照度的变化量)呈对数关系,二者的关系曲线如图9-8-1所示。由图可见,当纸面上的照度从1000kx降低到100x,即减小到原来的10%时,人眼感觉到亮度只变暗了50%(人眼的主观亮度感觉从8降至4)。广东正联电源有限公司举例说明,即使LED驱动电流从350mA减小到175mA,即减小到原来的50%,这会使客观亮度降低;但经过取对数后人眼觉察到的亮度变化并不那么明显。