中心議題：

• LED NTC電路的散熱管理
• 溫度過高對LED的影響
• LED流明調節控製流程

解決方案：

• 在分壓器電路中使用NTC
• 采用LED控製器

散熱管理是新型LED燈中最困難
、要求最嚴格且成本最高的設計部分。如果不進行充分的散熱管理，將會造成照明失效或火災等災難性後果。不過，LED燈的散熱管理是整個設計方案中最複雜、要求最嚴格且成本最高的部分。本文將探討如何實施負溫度係數(NTC)散熱管理，以充分提高LED設計的安全性並大幅降低功耗。
　　
傳統的白熾燈泡中，不與任何東西直接接觸的燈絲是唯一熱源。而對於LED燈而言
，LED即是光源，LED的散熱直接與LED燈泡相接觸。這種直接接觸是受LED與驅動器電路的連接方式使然。為了實現散熱，必須將熱量從LED和驅動器電路中釋放出去或者加以有效管理

，同時這也是讓LED燈保持長期工作的基本前提。
　　
為了解散熱管理的重要性

，我們不妨設想這樣一種應用，在壁燈或吊頂燈等通用照明插座上替代安裝LED燈
，並用牆壁開關來控製LED燈。由於壁燈或吊頂燈等大多數標準燈的散熱主要依靠熱對流或氣流來實現的，因此這種應用的散熱效果對於LED燈而言不太理想。
　　
如果不進行有效的散熱管理，則會帶來需要頻繁更換失效的LED燈或者導致建築物火災等災難性後果。使用智能LED燈控製功能來監控LED燈的溫度是較為簡單的散熱管理辦法，同時由於LED燈能在溫度升高情況下降低功率

，因此安全性也將會得到大幅提升。
　　
NTC散熱管理
　　
NTC電路的基本原理是通過監控LED燈的溫度來提升LED燈的安全性並降低設計複雜度。當溫度升高時，控製器減少流明並借以將LED保持在安全水平之內。換言之，當溫度升高時，減少流明

，反之，當溫度下降時，則增加流明。
　　
我們可通過檢測NTC上的電壓來檢測LED燈的溫度變化。檢測到的電壓與NTC的溫度有直接關係，而NTC的電阻會隨NTC及其周邊電路溫度的升高而下降。使用NTC確定溫度有兩種基本方法。
　　
方法一：在係統強製實施已知電壓的分壓器電路中使用NTC，並隨後測量NTC節點上的電壓。NTC溫度升高時
，電阻減小。電阻減小將導致分壓器比的變化。NTC節點的電壓也會隨溫度升高而下降。
　　
方法二、強製已知電流通過NTC，並測量NTC上的電壓。NTC溫度升高時
，電阻減小。根據歐姆定律
，電阻減小將改變NTC節點上的電壓。如電阻減小而電流保持不變
，NTC節點上的電壓也會下降。
　　
就改進操作、提高安全性而言，這兩種監控LED燈溫度的方法實施起來都很簡單直接。圖1是使用LED作為升溫源頭的這兩種方法的原理圖。


圖1：使用NTC確定溫度的兩種基本方法。
　　
溫度過高還是LED故障?
　　
LED燈的流明輸出下降時，了解是否因過高的溫度環境還是因為LED出了故障而導致LED輸出下降至關重要。我們可用顯示流明下降的指示器來確定下降原因。
　　
圖2所示係統中的流明下降是通過低功耗的紅色LED指示的。當係統處於最大流明輸出時，紅色LED關閉;當LED燈溫度升高時，流明輸出則會下降

，而流明輸出下降時，紅色LED即會開啟。隨著流明輸出不斷下降，紅色LED的強度會相應增加。當流明輸出下降到其最低強度時
，紅色LED將會完全開啟。


　圖2
當流明輸出處於最低強度而LED燈的溫度仍然較高時，紅色LED指示燈還可作為預警嚴重問題的報警器。在報警模式下
，紅色LED會在白色LED全部關閉的情況下不斷閃爍。
　　
圖3的方框圖顯示了帶有NTC和警報指示器的普通LED驅動器和LED控製器。普通LED燈包含的一個LED驅動器經配置後可通過LED提供一個設置電流。驅動器無法根據溫度降低流明。驅動器提供的溫度監控功能隻能用於自身保護，並在溫度極高的情況下完全關閉。

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LED控製器具有普通LED驅動器的全部控製功能，並能增強溫度監控、通信和調光控製等其他功能的智能水平。方框圖中藍色部分是LED控製器的基本模塊和組件。以紅色顯示的組件不是基本操作所必需的，但顯示用於本文所述的NTC和報警功能。
　　
普通LED添加NTC後，就能以可控順序在溫度達到預設限度時關閉LED燈。LED控製器右側的兩個紅色組件(電阻和NTC)根據NTC操作部分所介紹的方法一進行配置。控製器向電阻元素提供精確的電壓。NTC節點處的電壓由控製器測量，以便轉換為相應的係統溫度。
　　
報警機製可讓LED燈顯示溫度升高並達到必須關閉以確保安全的程度。LED控製器左側的兩個紅色組件(電阻和LED)是基本的指示燈LED配置。LED的亮度由PWM(脈衝寬度調製)信號控製。LED在PWM占空比提高情況下會增加亮度。
　　
上述智能LED燈以另外一個LED指示燈的方式顯示報警信息。LED報警隻是智能LED能夠采用的眾多通信接口之一。此外還可采用PLC(電力線通信)、DMX(數字多路複用)和DALI(數字可尋址照明接口)等接口。
　　
流明調節
　　
圖4的流程圖顯示了監控LED燈溫度並在溫度達到一定安全限度情況下調節流明大小的簡單算法。流程圖頂部的“加電啟動——係統初始化”塊是微控製器初始化塊。牆壁開關打開後
，LED燈加電，該塊將配置LED燈進行基本操作，如流明輸出和溫度檢測等。


圖4:LED燈監控及調節流程圖

“燈是否打開?”塊kuai檢jian測ce燈deng是shi否fou由you於yu溫wen度du過guo高gao而er關guan閉bi。該gai簡jian單dan的de按an位wei測ce試shi將jiang明ming確que燈deng是shi否fou打da開kai。如ru果guo設she為wei燈deng開kai位wei，說shuo明ming燈deng打da開kai，如ru果guo未wei設she為wei燈deng開kai位wei，說shuo明ming燈deng未wei打da開kai。首shou次ci加jia電dian時shi
，燈deng是shi默mo認ren打da開kai的de並bing設she定ding燈deng開kai位wei。
　　
“警報”控製塊控製著溫度過高且LED燈被控製器關閉後的開關序列。接下來的“燈是否打開?”塊將再次開始檢測序列。退出報警條件的唯一途徑就是斷開並利用牆壁開關再次供電。
　　
接下來的“檢測溫度”塊將檢測NTC節點處的電壓。NTC通常會隨溫度發生非線性變化，因此檢測到的電壓可根據對照表進行相關溫度比較。該溫度將用於後續兩個控製塊。
　　
“安全溫度”塊用於測定LED燈(deng)的(de)溫(wen)度(du)是(shi)否(fou)在(zai)安(an)全(quan)範(fan)圍(wei)內(nei)。當(dang)溫(wen)度(du)達(da)到(dao)配(pei)置(zhi)的(de)最(zui)大(da)值(zhi)時(shi)，係(xi)統(tong)會(hui)將(jiang)燈(deng)關(guan)掉(diao)。若(ruo)溫(wen)度(du)低(di)於(yu)允(yun)許(xu)最(zui)大(da)值(zhi)，係(xi)統(tong)將(jiang)繼(ji)續(xu)進(jin)行(xing)溫(wen)度(du)穩(wen)定(ding)性(xing)測(ce)試(shi)。
　　
“關燈”塊的作用是當LED燈溫處於不安全範圍時將燈關掉。接下來是“是否開燈?”塊，再次重新開始檢測序列。
　　
“溫度變化”塊用於測定上次流明調節循環以來的溫度變化是否需要提升或降低光輸出。“溫度增加”塊用於測定溫度是升還是降。由於前一個控製塊已經測出自上次流明調節循環以來的溫度變化已足夠大，因此這裏隻有兩個選擇。
　　
“最大流明”塊用於測定LED燈是否設為最大流明輸出。若流明輸出達到最大值
，則重新進入“是否開燈?”塊，重新開始檢測序列。
　　
當上一個控製塊測出流明輸出未達到最大值，便會觸發“流明升高、調暗指示燈”塊。該控製塊會根據初始化塊期間的配置將輸出調高一級，還會將指示燈LED調低一級
，以使流明增加與指示燈變暗相匹配，然後再重新啟動檢測序列。
　　
當“溫度升高”塊測出溫度升高，便會觸發“最低流明”塊。若流明未達到預設的最低值

，則流程導向“降低流明，調亮指示燈”塊。若流明輸出達到預設的最低值，則重新進入“是否開燈?”塊，重新開始檢測序列。
　　
“降低流明

，調亮指示燈”塊會根據初始化塊期間的配置將輸出調低一級，還會將指示燈LED調高一級，以使流明減少與指示燈增加相匹配，然後再重新啟動檢測序列。
　　
上述流程圖顯示了輸入電源循環期間LED燈保持關閉的情況。流程稍作變動，就能提供燈關閉後監控溫度、在溫度降至安全限度內重新打開LED燈的序列。