WHPTC在大功率LED照明的應用

     大功率LED照明解決方案的開發廠家目前遇到的最大設計挑戰是散熱設計和過熱保護,他們必須攻克LED光源對熱敏感性強的難題,因為熱量過多或應用不當都會使LED光源的性能大打折扣。理論和實踐都已經證明,LED的性能和壽命與LEDPN結工作溫度緊密相關。當LED芯片內結溫升高10℃時,光通量就會衰減1%,LED的壽命就減少50%,過流、過壓和過熱都會顯著地減少LED的發光性能和使用壽命。因此除了良好的散熱設計,安全可靠的過熱保護也是必須考慮的。

      通常對LED而言,約20%輸入功率轉換為光,80%則轉換為熱。這取決于多種因素,發熱可能與底層不規則以及聲子發射、密封、材料等有關。在LED產生的總熱量中,有90%通過傳導傳輸。為耗散來自LED結的熱量,傳導是導熱的主要通道,因為對流和輻射僅占全部熱傳輸的約10%。顯然,LED光源需要精確的功率和熱管理系統,因為與其他光源相比,提供給LED的電能大部分轉換為熱量。如果沒有適當的熱管理,這種熱量會影響LED壽命和色彩輸出。同時,由于LED驅動裝置屬于硅器件,它們很快就會失效。這說明必須要配備故障安全備用過流保護裝置。

    那么,為什么說成功的大功率LED照明設計離不開WHPTC呢?很多人覺得LED驅動器本身就能提供過流保護和過熱保護功能,沒必要再在外部添加一個WHPTC自恢復保險絲器件,因為這會增加額外的成本。但這是錯誤的觀點,許多LED驅動器很容易因直流電壓和極性錯誤而受損。LED驅動器的輸出也會因短路而受損或損壞。盡管多數LED驅動器含有內置安全功能,包括熱關機以及LED開路和短路檢測。但是,要保護集成電路(IC)和其他敏感電子元件,可能需要額外的過流保護器件。因此,只有WHPTC才是防止大功率LED過熱損壞的最合適解決方案。

      為了說明這個問題,我們首先來看一下典型的LED驅動器能提供什么保護功能。大多數大功率LED恒流驅動器能提供的典型保護特性包括:熱關斷保護、過壓/過流比較器、大電流MOSFET、電流大小調節、某一級別的ESD保護。但是,其熱關斷特性只是一個自保功能,很難應用到LED過熱設計保護中。其過壓/過流保護特性需要外部過壓保護電路,關斷電源可能會引起其他問題。大電流MOSFET的故障模式通常是短路,這是潛在的不安全因素。實現LED調光用的電流調節特性可能引起LED過溫問題。

       但WHPTC保護大功率LED的理念是不同的,它有以下4個獨特優點:1、WHPTC的典型故障模式是高阻抗,因此即使在故障狀態,LED也是安全的。2、WHPTC可以直接測量LED的溫度,因此可以貼身保護。3、WHPTC可以實現過溫、過流和過壓保護功能。使用非常簡單,不需要外部電路。LED即使在保護狀態下也可以正常工作。4、允許設計師以更低成本實現調光設計,而不用擔心安全問題。因此只需要在LED驅動器外面配一個WHPTC器件就可以實現更強的安全性、滿足最嚴格的安全標準和實現降成本。

    WHPTC器件在LED照明中發揮更快保護速度:

     雖然很多驅動器件也逐漸集成了過流、過壓等保護功能,但在許多場合,特別是過熱保護方面,仍然需要分立元器件方案。深圳市萬瑞和公司在2001年就開始了WHPTC材料的特性與應用研究,將其用于電路保護中的熱敏電阻。時至今日,在LED照明得到越來越廣泛應用的背景下,WHPTC將在LED技術中再次大顯身手。

    WHPTC全稱聚合物正溫度系數器件(Polymer Positive Temperature Coefficients)也可稱之為高分子聚合開關,它的工作情況類似一個開關,故障出現時,WHPTC變熱、電阻增加,從而保護設備不受損壞;故障排除后,WHPTC復位,回到地電阻狀態。不嚴格地說,WHPTC自恢復的保險絲。聽上去和保險絲差不多?他們的區別在于,保險絲斷開后,電路中幾乎沒有電流,而WHPTC動作后,電路中有一個較小的保持電流,電流大小由WHPTC的典型功耗所決定。

      對于LED照明應用來說,過壓的威脅來自多方面,如電壓波動、瞬間開關噪聲以及感應雷擊和地電位反沖,過壓可能造成過熱、PN結損傷、反向擊穿甚至燒毀的后果。

     過流也會帶來一系列問題。大電流不代表高亮度,有時候工作電流的減小,帶來的是性能和壽命的增加。

    熱效應也是LED照明無法回避的問題,當LED芯片內結溫升高10攝氏度時,光通量就會衰減1%,LED壽命就要減少50%,除了散熱設計,過熱保護也是必須加以考慮的因素。

      對于WHPTC器件來說,它的失效模式是高阻,安全性好;它能夠直接測量LED的溫度,實現閉環保護。WHPTC能實現過熱、過流甚至過壓保護,無需外部電路,使用方便。即使在保護狀態下,LED燈也不是全部熄滅的,對工程師來說,也能更安全地實現電流調光的設計。

     萬瑞和電子電路保護專家指出,WHPTC工作時本身是熱的,加上貼近的LED熱量,保護速度相對更快,另外WHPTC產品的封裝形式也較多,能根據客戶要求定制封裝,因此靈活性很強。但WHPTC并非標準產品,萬瑞和會和客戶一起,根據系統的不同情況研究實施和布局的策略。

     

              插件自恢復保險絲   貼片保險絲

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    • WHPTC在大功率LED照明的應用

    • 文章出處 - | 作者 - 管理員 | 人氣 - | 發表時間 - 2013-09-26 09:20:43
    •  大功率LED照明解決方案的開發廠家目前遇到的最大設計挑戰是散熱設計和過熱保護,他們必須攻克LED光源對熱敏感性強的難題,因為熱量過多或應用不當都會使LED光源的性能大打折扣。理論和實踐都已經證明,LED的性能和壽命與LEDPN結工作溫度緊密相關。當LED芯片內結溫升高10℃時,光通量就會衰減1%,LED的壽命就減少50%,過流、過壓和過熱都會顯著地減少LED的發光性能和使用壽命。因此除了良好的散熱設計,安全可靠的過熱保護也是必須考慮的。

        通常對LED而言,約20%輸入功率轉換為光,80%則轉換為熱。這取決于多種因素,發熱可能與底層不規則以及聲子發射、密封、材料等有關。在LED產生的總熱量中,有90%通過傳導傳輸。為耗散來自LED結的熱量,傳導是導熱的主要通道,因為對流和輻射僅占全部熱傳輸的約10%。顯然,LED光源需要精確的功率和熱管理系統,因為與其他光源相比,提供給LED的電能大部分轉換為熱量。如果沒有適當的熱管理,這種熱量會影響LED壽命和色彩輸出。同時,由于LED驅動裝置屬于硅器件,它們很快就會失效。這說明必須要配備故障安全備用過流保護裝置。

      那么,為什么說成功的大功率LED照明設計離不開WHPTC呢?很多人覺得LED驅動器本身就能提供過流保護和過熱保護功能,沒必要再在外部添加一個WHPTC自恢復保險絲器件,因為這會增加額外的成本。但這是錯誤的觀點,許多LED驅動器很容易因直流電壓和極性錯誤而受損。LED驅動器的輸出也會因短路而受損或損壞。盡管多數LED驅動器含有內置安全功能,包括熱關機以及LED開路和短路檢測。但是,要保護集成電路(IC)和其他敏感電子元件,可能需要額外的過流保護器件。因此,只有WHPTC才是防止大功率LED過熱損壞的最合適解決方案。

        為了說明這個問題,我們首先來看一下典型的LED驅動器能提供什么保護功能。大多數大功率LED恒流驅動器能提供的典型保護特性包括:熱關斷保護、過壓/過流比較器、大電流MOSFET、電流大小調節、某一級別的ESD保護。但是,其熱關斷特性只是一個自保功能,很難應用到LED過熱設計保護中。其過壓/過流保護特性需要外部過壓保護電路,關斷電源可能會引起其他問題。大電流MOSFET的故障模式通常是短路,這是潛在的不安全因素。實現LED調光用的電流調節特性可能引起LED過溫問題。

         但WHPTC保護大功率LED的理念是不同的,它有以下4個獨特優點:1、WHPTC的典型故障模式是高阻抗,因此即使在故障狀態,LED也是安全的。2、WHPTC可以直接測量LED的溫度,因此可以貼身保護。3、WHPTC可以實現過溫、過流和過壓保護功能。使用非常簡單,不需要外部電路。LED即使在保護狀態下也可以正常工作。4、允許設計師以更低成本實現調光設計,而不用擔心安全問題。因此只需要在LED驅動器外面配一個WHPTC器件就可以實現更強的安全性、滿足最嚴格的安全標準和實現降成本。

      WHPTC器件在LED照明中發揮更快保護速度:

       雖然很多驅動器件也逐漸集成了過流、過壓等保護功能,但在許多場合,特別是過熱保護方面,仍然需要分立元器件方案。深圳市萬瑞和公司在2001年就開始了WHPTC材料的特性與應用研究,將其用于電路保護中的熱敏電阻。時至今日,在LED照明得到越來越廣泛應用的背景下,WHPTC將在LED技術中再次大顯身手。

      WHPTC全稱聚合物正溫度系數器件(Polymer Positive Temperature Coefficients)也可稱之為高分子聚合開關,它的工作情況類似一個開關,故障出現時,WHPTC變熱、電阻增加,從而保護設備不受損壞;故障排除后,WHPTC復位,回到地電阻狀態。不嚴格地說,WHPTC自恢復的保險絲。聽上去和保險絲差不多?他們的區別在于,保險絲斷開后,電路中幾乎沒有電流,而WHPTC動作后,電路中有一個較小的保持電流,電流大小由WHPTC的典型功耗所決定。

        對于LED照明應用來說,過壓的威脅來自多方面,如電壓波動、瞬間開關噪聲以及感應雷擊和地電位反沖,過壓可能造成過熱、PN結損傷、反向擊穿甚至燒毀的后果。

       過流也會帶來一系列問題。大電流不代表高亮度,有時候工作電流的減小,帶來的是性能和壽命的增加。

      熱效應也是LED照明無法回避的問題,當LED芯片內結溫升高10攝氏度時,光通量就會衰減1%,LED壽命就要減少50%,除了散熱設計,過熱保護也是必須加以考慮的因素。

        對于WHPTC器件來說,它的失效模式是高阻,安全性好;它能夠直接測量LED的溫度,實現閉環保護。WHPTC能實現過熱、過流甚至過壓保護,無需外部電路,使用方便。即使在保護狀態下,LED燈也不是全部熄滅的,對工程師來說,也能更安全地實現電流調光的設計。

       萬瑞和電子電路保護專家指出,WHPTC工作時本身是熱的,加上貼近的LED熱量,保護速度相對更快,另外WHPTC產品的封裝形式也較多,能根據客戶要求定制封裝,因此靈活性很強。但WHPTC并非標準產品,萬瑞和會和客戶一起,根據系統的不同情況研究實施和布局的策略。

       

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