如何使用PTC热敏电阻实现LED照明设备的过热保护？

随着LED照明设备（发光二极管）性能的不断提高，价格越来越便宜，其市场也在迅速扩大. LED照明设备已经实现了低廉的价格，但是热敏电阻ptc怎么使用，与传统的白炽灯和荧光灯相比，LED照明设备的性能仍然很差，人们已经指出了其安全问题. 尽管LED具有高效照明和低功耗的特点，但高亮度LED元件本身处于异常高温状态.

本文将介绍使用村田制作所的陶瓷PTC热敏电阻“ POSISTOR”简单实现LED照明设备的过热保护的方法，从而可以实现低成本并提高LED照明设备的安全性.

演示板说明

图1显示了村田制作所展示的发光二极管（LED）演示板的外观照片.

图1: 村田制作所展出的发光二极管（LED）演示板.

在此LED演示板上安装了五个表面贴装LED，并在电路板背面的正下方放置了一个小型陶瓷加热器. LCD会在LED附近显示电路板的温度. 右下方的照片显示了电路板背面的加热器强行加热LED. 当LED附近的温度达到80°C或更高时，过热LED的亮度会大大降低. 这是由于安装在LED旁的PTC热敏电阻“ POSISTOR”的作用，从而限制了流过LED的电流.

通过这种方式，当LED自身异常加热或由于外界原因导致LED的环境温度异常升高时，通过降低LED的亮度，LED可以继续加热，从而避免了诸如吸烟等严重事故的发生. 并点燃照明设备.

图2是这种类型的LED演示板的电路原理图. 对并联连接的5个LED施加5V的恒定电压. 通过两个晶体管，固定电阻（R）和“ POSISTOR”（RPTC）串联连接在LED上，并且组合电阻（R和RPTC）定义了流过LED的最大电流. 晶体管的作用是控制“ A”的电位，从而打开和关闭流过LED的电流，并依靠PWM控制来调节LED的亮度.

图2: LED演示板电路图

当“ A”的电位为“ ON”时，双晶体管的“ TR2”的基极和发射极之间的电压（VBE）固定为大约0.7V. 因此，流过LED（ILED）的电流值仅由串联电阻（R + RPTC）确定. 例如，在250°C的温度下，电阻（R 10 RPTC）为3.5Ω，LED电流为200 mA.

为什么图1右侧的LED达到高温后亮度会急剧下降？让我们通过图3进行解释.

图3: 相对于“ POSISTOR”原型的相对温度特性和温度LED电流

补丁类型为“ POSISTOR”的试用产品安装在LED演示板上. 当温度达到25°C时，电阻值为0.5Ω. “ POSISTOR”是具有正温度系数特性的陶瓷热敏电阻. 其特性是在特定温度下其电阻值可以迅速增加1000倍以上. 左侧显示“ POSISTOR”原型的电阻和温度特性曲线. 由于在LED演示板上串联了3.0Ω的固定电阻（R）和（POSISTOR）（（RPTC））的电阻，因此其等效电阻（R + RPTC）也会随温度变化.

等效电阻确定流过LED（ILED）的电流. 如右图所示，如果温度低于40°C，则LED电流大约恒定，约为200mA. 如果温度超过40℃，则通过LED的电流会受到有效限制，在80℃时达到80 mA或更低.

可以通过在确定LED电流的限流电阻器中添加“ POSISTOR”来构建这种类型的过热保护结构. 即使LED由于某种原因处于高温状态，如果具有这种过热保护结构，LED也不会在高亮度照明状态下进一步加热. 使用这种简单的方法，可以防止LED引起严重事件，例如冒烟和燃烧. 无需使用复杂的温度检测功能和逻辑元件进行判断以及使用LED电流控制功能.

但是，即使在高温下，电流也不会被完全切断，并且一定量的电流（例如，在80℃时约为40mA）流过LED. 像照明设备一样，有时灯光会完全熄灭，但很危险，因此此功能最合适.

此外，相对于环境温度的允许电流被强调为普通LED元件的标准. 如果工作电流超过此允许电流，它将趋于恶化并缩短寿命. 如果可以如图2右图所示限制电流， 3，可以实现与LED元件的允许电流曲线一致的电流控制.

以上示例仅是使用“ POSISTOR”的原型. 目前，村田正致力于开发形状，电阻值和电阻值增加的温度点最适合LED照明设备的“ POSISTOR”. 使用现有的“ POSISTOR”方法

目前，将现有的“ POSISTOR”与LED驱动器芯片结合使用可以实现与上述演示板相同的功能. 图4是该电路的.

图4: 现有芯片“ POSISTOR” PRF系列和LE​​D驱动器的组合

如左图所示，当LED驱动器芯片具有温度检测端口时热敏电阻ptc怎么使用，通过使用固定电阻器和“ POSISTOR”串联形成的等效电阻的温度特性可以实现过热保护功能. 下面将使用图5描述原理. 5.

左图显示了现有芯片类型“ POSISTOR PRF”系列的电阻温度特性. 25°C时的电阻值均为470Ω，但是电阻值迅速升高的初始温度因类型而异. 如果PRF J系列（RPTC）以3.0kΩ（R）的固定电阻串联连接，则其等效电阻（R + RPTC）在25°C的温度下可以达到3.47kΩ.

图5: 相对于PRF串联电阻的温度特性和温度的输出电压

＆lt; p＆gt;将3.3V（Vref）的恒定电压施加到等效电阻，右侧显示了分压电势（Vout）除以10kΩ的固定电阻（Rd）. 它在室温附近是一个基本恒定的电压（约0.85V），一旦达到预定温度，电压就会急剧上升. 例如，当使用PRF系列“ BE”特性产品时，当温度达到100°C时，Vout上升到2.75V. 如果是120℃的“ BC”特性产品，则电压为2.75V.

LED驱动器芯片接受此类电压变化作为温度信息. 例如，当接收电压超过2.75V时，可以实现熄灭LED的熄灯功能. 这表明使用“ POSISTOR”的优势在于，在芯片侧驱动电路和控制逻辑非常简单. 通常，在这种过热检测电路中，每个照明装置的传感器元件必须检测到的温度根据LED与传感器元件之间的温度差，LED周围的散热机制的差异等而变化. 对于这种温度变化，只要可以改变“ POSISTOR”的位置. 驱动器芯片侧的阈值电压设置与温度检测逻辑电路完全相同. 由于无需更改检测电路，因此可以节省设计工作和时间.

此外，如果可以将右图所示的电压变化直接用于控制LED电流，则可以实现LED演示板说明的保护功能，即快速有效地将LED电流限制在所需的温度值，它不会完全关闭LED.

＆lt; p＆gt;此外，如图1的右图所示，该连接器可以在连接器的另一侧上设置. 如图4所示，当LED驱动器芯片具有LED最大电流设置端口时，电阻值的改变方法如图3的左图所示. 5可直接用于控制LED电流. 即使不使用LED演示板上的“ POSISTOR”原型，也可以使用现有芯片“ POSISTOR” PRF系列来实现完全相同的保护功能.

表1: PRF芯片系列“ POSISTOR”规格表

表1是现有补丁类型“ POSISTOR” PRF系列的规格参数表.

本文介绍了在某些LED照明设备中采用结合使用PRF系列和LE​​D驱动器芯片的方法. 通过使用开头提到的试用产品获得的这种简单的过热保护功能有助于实现LED照明设备的低成本和安全性.

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