自恢復保險絲LED照明過流保護和熱管理系統應用

LED技術已經取得了飛速發展，而芯片設計和材料的改進促進了更亮、更耐用光源的開發，光源應用范圍日益擴大。節能意識的不斷增強也加速了LED照明技術的普及。如今，LED燈憑借以下優勢正在迅速取代傳統照明方式：

1.能耗低，新型燈泡的功耗范圍從0.83瓦到7.3瓦；

2.壽命長，LED燈泡可使用5萬小時；

3.LED燈泡耐熱、抗震，即開即用，非常適合需要頻繁開關操作的應用場合；

4.有助于滿足安全和綠色倡議；

5.LED燈泡摸上去不燙手，不含汞；

6.可充分調光，調光時，LED燈泡不會變色，而白熾燈在調光時會發黃；

7.無頻率干擾，不會干擾無線電和電視信號的鎮流電阻器。

雖然這項技術正在不斷普及，但LED照明廠家仍須繼續攻克LED光源熱敏感性強的難題。熱量過多或應用不當都會使LED光源的性能大打折扣。

導熱性能比較 ：使用一個60W白熾燈泡的燈具大約產生900流明照度，必須通過傳導耗散3瓦熱量 。使用典型直流LED作為光源達到相同的900流明照度只需要12個LED。假設VF(正向電壓)為3.2V，電流為350mA，該燈具的輸入功率可按下式計算： 功率P = 12×3.2V×350mA = 13.4W。在這種情況下，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、密封和材料等有關。

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%。比如，一個LED可能轉換近10.72瓦熱量(13.4×0.8)。其中，9.648瓦(10.72×0.9)通過傳導從LED結傳輸或遷移。

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。大量實驗說明，WHPTC自恢復保險絲在LED過流保護中具有特別優勢。

結溫效應

LED的光學性能因溫度不同而呈現明顯的差別。LED的發光量隨結溫升高而減少，對某些技術而言，發射波長也會隨溫度而變化。如果不對驅動電流和結溫加以適當控制，LED效率會迅速下降，造成亮度減弱、壽命縮短。 與結溫有關的另一個LED特性是正向電壓。如果僅使用一個簡單的偏壓電阻器控制驅動電流，VF將隨溫度升高而下降，驅動電流增大。這會導致熱崩潰，尤其是對大功率LED，并造成元件失效。常見的做法是通過把LED安裝在金屬芯PCB上加速導熱，從而控制結溫，但整燈的內外溫度差別較大，UL8750規定外表溫度不能超過60度，內部不能超過90度，要達到這個目的，最簡單有效的方法是選擇一顆WHPTC自恢復保險絲即可。

電線耦合瞬態和涌流也會減少LED壽命，許多LED驅動裝置很容易因直流電壓和極性錯誤而受損。LED驅動裝置的輸出也會因短 路而受損或毀壞。多數LED驅動裝置含有內置安全功能，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，WHPTC自恢復保險絲成為首選。

LED驅動裝置輸入及輸出保護：

LED是通過恒定電流驅動的，其正向電壓介于不到2V到4.5V之間，與顏色和電流有關。老式設計依靠簡單電阻器限制LED驅動電流，但是基于廠家規定的典型正向壓降設計LED電路會導致LED驅動裝置過熱。

當經過LED的正向壓降下降到大大低于典型規定值的水平時，可能會出現這種情況。在這類事件中，經過LED驅動裝置的電壓升高可能導致來自驅動裝置封裝的總功率耗散更高，因此對性能或壽命產生不利影響。

目前，多數LED應用利用功率轉換和控制器件連接各種功率源，如交流電線、太陽能電池板或電池，來控制LED驅動裝置的功率 耗散。對這些接口加以保護，防止它們因過流和過溫而受損，常常用到具有可復位能力的聚合物正溫度系數熱敏電阻(WHPTC)器件?？煞乐挂螂姎舛搪?、電路過載或用戶誤操作而受損。

WHPTC熱敏電阻也可以放置在MOV之后。許多設備廠家首選保護電路與帶上游故障安全保護的可復位WHPTC熱敏電阻器件組合。