中心議題：

• 降低大功率LED燈溫升及溫控的方法和技術

解決方案：

• 電源與燈體分離、選擇優勢模組和增大散熱麵積
• 恒流驅動和恒壓驅動設計

隨著各國對環境問題的Et益重視
，led照明備受關注。目前，LED具有較高的發光效率，製造成本也在大幅下降，LED照明應用前景廣闊。然而，大功率LED燈的散熱仍然是LED照明行業發展的瓶頸
，若散熱問題得不到解決
，將會使LED燈的溫度上升，導致其發光效率降低、使用壽命縮短。本文從燈具及驅動器的設計2個方麵提出降低大功率LED燈溫升及溫控的方法和技術，有效降低和限製了大功率LED燈的溫升。

1 降低溫升

目前

，LED燈的散熱方式主要有自然對流散熱
、加裝風扇強製散熱
、熱管和回路熱管散熱等。本文在采用自然對流散熱的基礎上還從以下幾個方麵著手降低溫升。

1.1 電源與燈體分離
由於電源本身產生一定的熱量，使得LED燈上的熱量來源增加。同時，電源與燈一體設計使得LED燈整體受熱不均，這些因素都會導致燈具發生疲勞和早期失效，而影響其壽命。圖1為LED燈溫度隨工作時間的變化曲線，圖中T1為放置電源處溫度，T2為遠離電源處溫度，T3為燈體中心溫度。從圖中看出，隨著工作時間的增加

，圖1（a）中T1遠大於T2和T3
；圖1（b）中T1與T2兩曲線重合，T3略大於T1和T2。可見分離電源後，整燈的溫度分布很均勻。

1.2 選擇優質LED模組
LED模組的選擇在降低溫升上也起著較為關鍵的作用。選擇由導熱係數高且一致的材料封裝的LED燈珠，可提高內部的熱擴散性。采用高導熱、高散熱的金屬基板作燈芯板
，使散熱片溫度分布均勻

，從而使得散熱作用發揮到最大。

1.3 增大散熱麵積
鋁基板與散熱片交界麵處容易有空隙
，而空氣的導熱係數很小

，僅約0.03W／m·K
，因yin此ci可ke以yi在zai接jie觸chu麵mian塗tu上shang具ju有you較jiao高gao導dao熱re能neng力li的de膠jiao狀zhuang導dao熱re矽gui脂zhi來lai增zeng大da實shi際ji接jie觸chu麵mian積ji。同tong時shi
，增zeng大da散san熱re片pian的de散san熱re麵mian積ji，將jiang散san熱re片pian的de結jie構gou變bian形xing，以yi方fang便bian散san熱re。

2 溫度控製係統

LEDdengyiedinggonglvgongzuochanshengdereliangchaochuqisanrenenglishi，benwenzaijiaqiangsanredetongshihaicaiyongkongwenjishulaijinxingxianzhiwensheng。gaowenshi，wenkongxitongkaishigongzuo，shidangjianshaoqudongqideshuchu
，dadaolexianzhibingjiangdiwenshengdemude
；當溫度降低時，恢複原工作狀態。文中選擇以下2種方式來驅動LED燈。

2.1 恒流驅動
此方案通過控製驅動器的輸出電流來實現對LED燈的溫度控製。圖2為恒流驅動器驅動LED燈框圖，驅動器輸出到LED模組，LED模組上產生的熱量通過良好的導熱材料傳導到燈芯板，最後經由散熱片散熱到大氣中。當外界散熱環境惡劣時
，LED模組的溫度會達到溫度控製係統設定的溫度，得到反饋的信息後
，驅動器減少輸出，達到限製並降低LED模組溫度的目的。

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圖3為恒流電源給LED燈供電控製原理圖。電源的指標為：220V AC輸入，電流1.2一1.7A可調，電壓自適應（36～39V）。圖3中左側細虛線框中部分為控製電路，其中W1為可調電阻器；NTC為負溫度係數熱敏電阻
；Kt為常開溫度繼電器
，其閉合溫度為56℃，自動斷開溫度為45℃；Rx為匹配電阻。圖3右側粗虛線框中部分為LED模塊部分。溫度繼電器和熱敏電阻安裝在LED模塊上，並與模塊緊密接觸，以便將LED的溫度信息反饋給控製電路。常溫下Kt

處於斷開狀態，此時控製電路中隻有W1起控製作用，設定常溫工作總電流恒定為1.60A。當繼電器溫度上升到56℃時
，Kt自動閉合，整個控製電路開始工作，以減小恒流電源的輸出；當溫度降低到45℃時，Kt自動斷開
，電源額定輸出。該過程可用圖4表示，圖中T為Kt的溫度
，Rntc為NTC的阻值。

控製電路阻值與輸出總電流的關係列於表1，其中R為控製電路的等效電阻。經過在恒溫箱中測試


，每2℃記錄1組數據得到如圖5所示的NTC熱敏電阻的溫度一阻值曲線。該方案中
，驅動電源通過接收到反饋的溫度信息來控製輸出電流，根據圖5中NTC的溫度與阻值的關係，隻要找到輸出電流隨總阻值的變化關係（如圖6所示），再進行適當的電阻匹配
，便可找到溫度與驅動器輸出電流的關係。

結合表1，常溫工作時
，總阻值為5.7kΩ，可將圖3中W1設置為5.7kΩ
，當LED燈珠溫度r≥56℃時
，因Kt閉合
，恒流電源輸出減小，此時要使控製網絡總電阻為3kΩ，經過計算，Rntc值為3.6 kΩ。
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2.2 恒壓驅動
此方案通過控製驅動器的輸出電壓來實現對LED燈的控製。總體框架與恒流驅動類似
，不同的是，該方案采用恒壓驅動器
，溫度控製係統電路有所不同。

圖7為恒壓驅動器溫控的連線圖。Trim端用來調節電源的輸出。左側點線型虛線框中部分為控製電路，其中：PTC為正溫度係數溫敏電阻；R1、R2、R，均為普通電阻
，與PTC溫敏電阻匹配調節驅動器輸出電壓
；Kt為常閉型溫度繼電器，其斷開溫度為60℃
，自動閉合溫度為48％。右側虛線框中部分為LED模塊部分。Kt和PTC安裝在LED模塊上，並與模塊緊密接觸。常溫下Kt處於閉合狀態，此時控製電路中控製驅動器額定輸出
，該LED模組常溫工作額定總電壓為24V。當繼電器溫度上升到60℃時Kt

自動斷開，整個控製電路工作，從而減少恒壓電源的輸出
，當溫度降低到48℃時，溫度繼電器自動閉合，並使電源正常輸出。經過測試，得出驅動器Vo端與Trim端之間連接的總電阻值尺與驅動器輸出電壓Uo之間的關係，見表2。可以看出：隨著電阻的增加
，輸出電壓呈減小趨勢。當溫度達到60℃時

，圖7控製電路中溫度繼電器Kt斷開，此時
，隻要電阻匹配得當，我們便可以得到設定的輸出電壓。各阻值計算方法同上，在此不作具體計算。3試製驅動器實測結果本項研究進行了大功率LED路燈和LED投射燈及驅動器的研製工作。圖8為LED路燈樣燈及其恒流驅動器
，燈體采用一體化設計，測得常溫輸入驅動器的交流電流為270mA，燈長時間運行狀況良好，其總光通量為3 408 lm，在控溫作用時

，輸出電流減小為常溫的87％。圖9為LED投射燈樣燈及其恒壓驅動器
，測得常溫下輸入驅動器的交流電流為140mA
，總光通量為1 011 lm，在控溫作用時
，電壓減小為常溫的90％。

在LED照明過程中，恒壓驅動器給LED燈提供恒定電壓，而當溫度升高時
，LED燈PN結電壓V
，將會以約-2mV/℃速度下降
，從而流經LED燈的電流迅速增大
，影響其使用壽命；而使用恒流驅動器則避免了這一現象。因此一般建議使用恒流驅動器驅動LED燈。

3 結語

本文提出的控溫方案有效降低了大功率LED燈的溫升，且溫度升高超過設定的控製溫度時，會使驅動器減少輸出，在不影響使用的情況下
，適當減少LED燈的光通量和功耗，避免了因過熱而導致LED燈光衰和使用壽命縮短。該溫度控製方案在研究過程中顯示出了多方麵優勢，相信不久的將來會得到大規模實際應用。

LED燈的散熱仍是LED行業研究的熱點，希望本文方案能夠對LED行業的發展起到促進作用。