Nejlepší řešení, jak zabránit přehřátí a poškození vysoce výkonných LED

Teorie i praxe prokázaly, že výkon a životnost LED úzce souvisí s provozní teplotou PN přechodu LED. Když se teplota přechodu v LED čipu zvýší o 10°C, světelný tok se zeslabí o 1% a životnost LED se sníží o 50%. Nadproud, přepětí a přehřátí výrazně sníží světelný výkon a životnost LED. Kromě dobrého návrhu odvodu tepla je proto třeba myslet i na bezpečnou a spolehlivou ochranu proti přehřátí.

Obvykle se u LED asi 20 % příkonu přemění na světlo a 80 % na teplo. To závisí na různých faktorech. Tvorba tepla může souviset s nepravidelnostmi ve spodní vrstvě a emisemi fononů, těsněním, materiály atd. Z celkového tepla generovaného LED diodami je 90 % přenášeno vedením. Aby bylo možné odvést teplo z LED přechodu, je vedení hlavním kanálem vedení tepla, protože konvekce a sálání tvoří pouze asi 10 % celkového přenosu tepla.

Je zřejmé, že světelné zdroje LED vyžadují přesné systémy řízení výkonu a teploty, protože ve srovnání s jinými světelnými zdroji se většina elektrické energie dodávané do LED přeměňuje na teplo. Bez správného řízení teploty ovlivní toto teplo životnost LED a barevný výstup. Současně, protože LED budicí zařízení jsou křemíková zařízení, brzy selžou. To znamená, že musí být vybaveno záložním nadproudovým ochranným zařízením zabezpečeným proti selhání.

Proč tedy říkáte, že úspěšný design vysoce výkonného LED osvětlení se neobejde bez PPTC? Mnoho lidí si myslí, že samotný ovladač LED může poskytovat funkce ochrany proti nadproudu a přehřátí, není třeba přidávat zařízení PPTC externě, protože to zvýší dodatečné náklady. To je ale špatný pohled. Mnoho ovladačů LED se snadno poškodí stejnosměrným napětím a nesprávnou polaritou. Výstup ovladače LED může být také poškozen nebo zničen v důsledku zkratu. Ačkoli většina ovladačů LED obsahuje vestavěné bezpečnostní funkce, včetně tepelného vypnutí a přerušení obvodu LED a detekce zkratu. K ochraně integrovaných obvodů (IC) a dalších citlivých elektronických součástek však mohou být vyžadována další nadproudová ochranná zařízení. Proto pouze PPTC (zejména resetovatelný PolySwitchPPTC) je nejvhodnějším řešením, jak zabránit přehřátí a poškození vysoce výkonných LED.

Mezi ochranné funkce, které může poskytnout typický vysokovýkonný LED ovladač s konstantním proudem, patří: ochrana proti tepelnému vypnutí, komparátor přepětí/nadproudu, vysokoproudový MOSFET, nastavení velikosti proudu a určitá úroveň ESD ochrany. Jeho funkce tepelného vypnutí je však pouze funkcí vlastní ochrany a je obtížné ji aplikovat na designovou ochranu proti přehřátí LED. Jeho funkce přepěťové/nadproudové ochrany vyžadují externí obvod přepěťové ochrany a vypnutí napájení může způsobit další problémy. Režim poruchy vysokoproudého MOSFETu je obvykle zkrat, což je potenciálně nebezpečný faktor. Realizace charakteristik proudové regulace pro stmívání LED může způsobit problémy s přehřátím LED.

Ale koncept PPTC k ochraně vysoce výkonných LED je jiný. Má následující 4 jedinečné výhody: 1) Typický poruchový režim PPTC je vysoká impedance, takže LED jsou bezpečné i v poruchovém stavu. 2) PPTC může přímo měřit teplotu LED, takže může být osobně chráněn. 3) PPTC může realizovat funkce ochrany proti přehřátí, nadproudu a přepětí. Jeho použití je velmi jednoduché a nevyžaduje externí obvody. LED může normálně fungovat i v chráněném stavu. 4) Umožněte návrhářům dosáhnout designu stmívání s nižšími náklady bez obav z bezpečnostních problémů. Proto je pouze nutné vybavit zařízení PPTC mimo ovladač LED, aby bylo dosaženo silnějšího zabezpečení, splnění nejpřísnějších bezpečnostních norem a dosažení snížení nákladů