JDTFUSE在大功率LED照明的應用
2017-05-12 09:42:10
lipscall
大功率LED照明解決方案的開發(fā)廠家目前遇到的最大設計挑戰(zhàn)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(jīng)證明，LED的性能和壽命與LED的PN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(fā)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(fā)熱可能與底層不規(guī)則以及聲子發(fā)射、密封、材料等有關。在LED產(chǎn)生的總熱量中，有90%通過傳導傳輸。(相關閱讀：集電通自恢復保險絲在太陽能殺蟲燈中的應用)
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?shù)募s10%。顯然，LED光源需要精確的功率和熱管理系統(tǒng)，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?shù)臒峁芾恚@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JDTFUSE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JDTFUSE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(shù)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JDTFUSE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(shù)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(jié)、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(xiàn)LED調光用的電流調節(jié)特性可能引起LED過溫問題。(推薦閱讀：自恢復保險絲PTC在酒店行業(yè)的應用特點)
但JDTFUSE保護大功率LED的理念是不同的，它有以下4個獨特優(yōu)點：
1、JDTFUSE的典型故障模式是高阻抗，因此即使在故障狀態(tài)，LED也是安全的。
2、JDTFUSE可以直接測量LED的溫度，因此可以貼身保護。
3、JDTFUSE可以實現(xiàn)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(tài)下也可以正常工作。
4、允許設計師以更低成本實現(xiàn)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JDTFUSE器件就可以實現(xiàn)更強的安全性、滿足最嚴格的安全標準和實現(xiàn)降成本。
JDTFUSE器件在LED照明中發(fā)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。JDTFUSE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，JDTFUSE將在LED技術中再次大顯身手。
JDTFUSE全稱聚合物正溫度系數(shù)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(xiàn)時，JDTFUSE變熱、電阻增加，從而保護設備不受損壞；故障排除后，JDTFUSE復位，回到地電阻狀態(tài)。(相關閱讀：可恢復保險絲應用于電機失速保護)
不嚴格地說，JDTFUSE是自恢復的保險絲。聽上去和保險絲差不多？他們的區(qū)別在于，保險絲斷開后，電路中幾乎沒有電流，而JDTFUSE動作后，電路中有一個較小的保持電流，電流大小由JDTFUSE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。(推薦閱讀：JDTFUSE在鋰離子電池及其管理電路的保護應用優(yōu)勢)
對于JDTFUSE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(xiàn)閉環(huán)保護。JDTFUSE能實現(xiàn)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(tài)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(xiàn)電流調光的設計。
集電通電子電路保護專家指出，JDTFUSE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JDTFUSE產(chǎn)品的封裝形式也較多，能根據(jù)客戶要求定制封裝，因此靈活性很強。但JDTFUSE并非標準產(chǎn)品，集電通會和客戶一起，根據(jù)系統(tǒng)的不同情況研究實施和布局的策略。