自修复熔断丝在LED商品中的使用电源电路

一、刚开始发展成本增加

照明灯具成本费不但涉及到照明灯具的原始成本费，还涉及到照明灯具所耗费的电力能源成本费，照明灯具不能正常的运行时拆换照明灯具需要的劳动力成本费，及其所需照明灯具拆换的均匀頻率。从这一定义考虑就比较容易了解，为何LED光源是日光灯灯源价钱的50倍上下时，LED交通指示灯的市場就逐渐开始运行，而当做到28倍时，就已产生新型产业。现阶段半导体照明关键以灯色照明灯具和独特照明灯具为主导，之后将向一般照明灯具拓展。具体来讲，近些年内，半导体照明销售市场将广泛运用在各种各样信号指示灯、景观亮化、橱窗展示照明灯具、景观照明、城市广场和道路的清理、房屋装饰照明灯具、公共性休闲娱乐会所清理和舞台特效照明灯具等行业。实际上，大家生活中早已经常可以看到它的影子：电脑显示灯、手机键盘和显示屏的led背光、汽车车灯、房屋建筑灯光效果、交通指示灯……这些。 二、不一致性产生的难题：

理论上LED都一样，全是能闪光的二极管，而事实上全部LED的电气性能全是有差异性的，诸多的厂商都是在抢生产制造进展、抓总数；每一个厂商的生产工艺流程不是一致的，乃至相距非常大，便是同一生产厂家的不一样时间段的加工工艺全是有差异性的；生产制造发光二极管的半导体器件的含量规定十分高，不一样厂商应用的半导体材料原料的纯净度是有差异性的，这就使LED的亮度单位与工作电压不是相同的，或是差距非常大，并且耐过电流量水平和发烫的差距也就顺理成章的不一样了；因为封裝加工工艺和封裝材质的不一样，促使总体的排热工作能力是不一样的，全部的厂商都是探讨和开拓原材料，而求处理组成原材料的热彭胀与排热的难题。从而可以看出,LED发光二极管短时间仍存有个人相互之间的非常大的差别，假如每一个灯仅用一个LED，那就是非常好操纵的，并且是真真正正的寿命长，比如电视、DVD上的指示灯便是这般；而在我们用LED制做照明设备时，就并不是用单独的LED，只是用好几个，或几百上百个LED排列成列阵连接电源电路，其次，必须的色度就并不是显示灯能够达到的，而电流量变大、变小色度都需要变弱，且会使使用寿命受到非常大影响，甚而致于未在出厂就坏掉了；因LED的差异一直出现的，在好几个LED构成的连路中，当几个损坏时(一般是短路故障)，会使电流量扩大而毁坏别的的LED。这就是不一致性带的結果，也是限制其未来发展的要素之一。

三、光耦电路繁杂成本增加、设备故障率高

a.在工作电压配对层面，LED不像一般的白炽灯，能够同时联接220V的沟通交流电压。LED是2--3.伏的低压推动，务必要制定繁杂的转换电源电路，不一样用处的LED灯，要选用不一样的适配器。

b.在电流量供货层面，LED的常规工作中电流量在15mA-18mA，供电系统电流量低于15mA时LED的亮度单位不足，而超过20mA时，发亮了抗压强度也会变弱，与此同时发烫暴增，脆化加速、使用寿命减少，当超出40mA的时候会迅速毁坏。为了更好地增加LED照明灯的使用期限，简单开关电源是无法应用的，而常见集成电路芯片开关电源、电子变压器、分离出来元器件开关电源等，但都需要设计方案恒流源电路和恒压源电源电路供电系统的方法，大电流量推动时，要配功率大的管或晶闸管元器件，多加维护电源电路，那样就使LED的直流开关电源电源电路很繁杂，设备故障率提升。元器件成本费、产品成本、服务项目成本费都将上升。而现阶段LED自身的费用就高，再加上开关电源的成本费，这就极大地限定了销售市场的竞争优势与选购人群，LED照明灯的优点受到非常大影响，这也是限制其进步与推广的又一至关重要的问题。 四、解决困难的办法与可行性方案：

解决困难的办法可以用自校准过电流保护器WHPTC元器件

假如用WHPTC过电流保护器作维护，将是此外一种結果，从基本原理得知，当电源电路的电流量超出标准值的时候会讯速的全自动维护，在排故后又全自动校准，不用人力拆换。对LED来讲，工作电压的改变并不是LED毁坏的根本原因，而交流电的扩大才算是LED的真真正正凶手。不言而喻，运用WHPTC的这一特点，在LED的电源电路维护上有着一定的优点，让简单开关电源供电系统变成实际。实践经验证明，在LED电源电路发生常见故障之前就合理保障了。在简单开关电源上，这一优点尤其突显。对以下3图剖析由此可见，因拥有WHPTC后可省掉恒流电源、恒流源电源电路， LED的品质也增强了。元器件成本费、产品成本、设备故障率、服务项目成本费等，都大幅度降低。也大大增加了企业产品的竞争能力。因此 谁先应用WHPTC，谁先抢占市场。

应用WHPTC前后左右的网络拓扑结构较为图

探讨LED商品脆化 我们在运用LED时常常会经常出现那样种难题，LED焊在商品上一开始的那时候是常规作业的，但照亮一段时间之后便会发生弱光、闪烁、常见故障、中断亮等状况，给商品产生明显的危害。造成这样的情况的因素大概有：

1．运用商品时，电焊焊接制造有什么问题，比如电焊焊接溫度过高电焊焊接的时间太长，沒有做到抗静电工作中等，这种难题95％之上是封裝全过程导致。

2．LED自身品质或生产制造制造导致。 防止办法有：

1.搞好电焊焊接制造的操纵。

2.对设备开展高低温试验。

脆化是电子设备稳定性的主要确保，是商品生产加工的最终不可或缺的一步。LED商品在脆化后还可以提高效率，并有利于中后期应用的效率平稳。LED高低温试验在产品品质操纵是一个十分关键的阶段，但在许多情况下通常被忽略，没法实现合理高效的脆化。LED高低温试验是依据设备的设备故障率曲线图即浴盆曲线的特性而采用的防范措施，为此来提升企业产品的稳定性，但这些办法并并不是必要的，终究高低温试验是以放弃单珠LED商品的使用寿命为成本的。

LED脆化方法包含恒流电源脆化及恒流源脆化。直流电源就是指交流电在其他时间段都稳定不会改变的。有次数的难题，就并不是恒流了。那就是沟通交流或脉动电流。沟通交流或脉动电流源能够制定成有效值稳定不会改变，但这个开关电源没法称作「直流电源」。恒流电源脆化是最合乎LED电流量工作中特点，是最科学合理的LED脆化方法；过电流量冲击性脆化也是生产厂家全新使用的一种脆化方式，根据应用頻率可调式，电流量可调节的直流电源开展该类脆化，以求在短期内分辨LED的品质预期寿命，而且可挑出来许多基本脆化没法挑出来的安全隐患LED。 合理避免高溫失效-PTC温度传感器作为LED限流器 近些年，发光二极管(通称LED)的发展趋势已获得巨大进步：已从单纯作为显示灯发展趋势为光輸出达100流明度之上的功率大的LED。没多久以后，LED照明的费用将降到与传统式冷阴极荧光灯管(通称CCFL)相近的水准。这促使大家对LED的以下运用兴趣爱好日浓： 车辆照明灯具、房屋建筑內外的LED光源、及其笔记本或电视LCD屏的led背光。 功率大的LED技术性的快速发展增强了设计对排热的规定。如同全部其他半导体材料一样，LED不可以超温，以防加快輸出的变弱，或是造成 最坏情况：彻底无效。与日光灯对比，尽管功率大的LED具备更效率高，可是输入功率中非常大的一部分仍变为能源并非太阳能。因此，靠谱的运营就需用保持良好的排热，并规定在开发阶段就考虑到高溫自然环境。 　　设计方案LED驱动电源电路规格时，也需要考虑到溫度要素：务必挑选其正方向电流量，以保证 即便 工作温度做到最大值，LED芯片也不会超温。伴随着气温的上升，就必须根据减少最大允许电流量，即减少额定电流，来完成减温。LED生产商把调额曲线图列入其产品型号中。相关该类曲线图，参照图1。

图1 LED降帧曲线图

运用无溫度依赖感的开关电源运作LED存有缺点：在高溫地区内，LED则超过规格型号范畴运作。除此之外，当处在超低温地区时，照明灯具源就由显著小于较大允许电流量(参照图1鲜红色曲线图)的电流量供电系统。如图所示1的翠绿色曲线图所显示，根据LED驱动电源电路中的正温度系数温度传感器(通称PTC温度传感器)来操纵LED电流量是一个重特大改善。这最少能够产生以下益处：

*在常温下提升正方向电流量，进而提升光輸出

*由于能够降低LED需求量，因此 能够应用价钱较低的推动集成电路芯片(通称IC)甚至一个没有溫度管控的光耦电路来节约成本

*完成不用IC操纵的光耦电路设计方案，此电源电路也可以使LED电流量随环境温度更改

*可以运用较划算减额值较高安全性裕量较小的LED

*超温维护作用增强了稳定性

*带散热器的热机械结构设计更加简易

大部分LED用光耦电路方式具备一个相同点：即流过LED的正面电流量是根据固定不动电阻器开展设定(参照图2)。一般说来，流过LED ILED的电流量在于Rout，即ILED ~ 1/Rout。因为Rout不随气温而变，因而LED电流量都不受气温危害。

将固定不动电阻器换为随环境温度改变的电源电路，就可以完成对LED电流量的溫度管理方法。以下数据图表表明了怎么使用PTC温度传感器来改进规范电源电路。

实例1：有信息反馈控制回路的直流电源

图2中电源电路1为常见的光耦电路。其直流电源包含一条意见反馈控制回路。当调整电阻器两边的反应工作电压做到因IC而异的VFB时，LED电流量就一致了。LED电流量因此被平稳在ILED=VFB/Rout。

图2 LED的传统式推动方法

图3所显示为上一电源电路改进型：此电源电路借由PTC温度传感器，转化成随环境温度改变的LED电流量。根据合理挑选PTC温度传感器、Rseries及其Rparallel，此电源电路与专用型推动IC和LED组成相符合。在其中，LED电流量可经过以下方程式计算得到：

图3所显示电源电路表明了LED电流量(参照图3)的溫度依赖感。与对于最大运转环境温度为60度的直流电源相较为，应用PTC温度传感器后LED电流量可在0度和40度中间提高达40%，而且LED色度也可以提升同样百分数。

图3 选用PTC温度传感器的温度监测和电流量降帧

实例2：调整电阻器与LED无串连的直流电源

图2所显示电源电路2为另一普遍的恒流源电路：电流量经过联接推动IC的电阻器得到明确。殊不知在这样的情形下，调整电阻器并没有与LED串连。Rset和ILED中间的比例由IC规格型号确立。因而，应用20KΩ的串联电阻和TLE4241G型推动IC，最后形成的LED电流量为30mA。图4所显示为规范电源电路改进型，在其中也带有一个PTC温度传感器，虽然这里选用WHPTC温度传感器。在感测温，元器件电阻器可以达到4.7KΩ，且允许误差为±5℃(规范系列产品)或±3℃(允许误差精准系列产品)。

图4所显示为随外部溫度而变动的LED电流量。固定不动电阻器Rseries允许偏差范畴小，在低溫时操纵总电阻器。仅有在小于PTC温度传感器的感测温大概15 K时，因为PTC温度传感器的电阻逐渐提升，电流量才会逐渐降低。在感测温(总电阻器=Rseries RPTC=19.5KΩ 4.7KΩ=24.2KΩ)时的电流量大概为23mA。PTC电阻器在溫度高些时大幅度升高，快速引起短路，进而防止因气温过高发生常见故障。

图4 无分离精确测量之温度记录

实例3：无IC简易光耦电路

如图所示2所显示电源电路3，LED也可在无推动IC的情形下工作中。图例电源电路是根据车配电池驱动单一200mA LED。稳压电源转化成5 V的平稳电源电压Vstab，以防止电源电压发生起伏。LED在Vstab处运行，电流量则利用与LED串连的电阻器元器件Rout决策。在这里类电源电路中，根据下一则式子算是出单独于溫度的正面电流量，在这里式子中，VDiode是一个LED的顺向工作电压：

另一作法是将WHPTC的轴向导线式PTC温度传感器及其2个固定不动电阻器相组成后，取代以上固定不动电阻器，如下图所示。

因为LED电流量的绝大多数流过PTC温度传感器自身，因而必须 挑选一个很大的轴向导线式元器件。PTC将由于流过电阻器自身的交流电而致使发烫，因而会一直降低电流量，不管工作温度为什么(如图所示5所显示)。串联2个或大量内置式PTC温度传感器会将电流量分离，但此计划方案仍具有局限。

图5 不用IC的温度补偿光耦电路

电流主要是根据合理挑选2个固定不动电阻器来设定的。这两个电阻器也在改善电源电路层面也具有关键功效，由于他们将造成的LED正方向工作电流的允差维持在较适度性。这在正常的操作温度范畴内特别是在关键，由于这时PTC温度传感器自身的电阻值允差仍较高。第二个串联固定不动电阻器也可以保证 PTC不容易在极其高溫状况下完全关掉LED，因而，电流量不容易降至小于以下式子测算的所得的值：

此项特性在比如汽车电子产品那样的使用中至关重要，由于安全性规定不允许照明灯具完全关掉。

情况材料：LED的溫度依赖感

像全部半导体材料一样，LED的最大允许节点溫度不可以超出，以防造成 提早脆化或是彻底无效。假如节点溫度要保证在临界点下列，那麼外部环境温度增高时，最大允许正方向电流量则务必降低。但是，假如应用热管散热器，在指定的外部溫度时正方向电流量能够提升。LED的光輸出伴随着集成ic节点溫度的上升而降低。上述所说情况关键产生在红色和黄色LED，乳白色LED则与气温关联较小。阳光照射高效率和正方向电流量维持增长幅度，但是，安裝在结层和自然环境两者之间的LED所具有的高传热系数率能够减少甚至反转这类功效，这是由于伴随着节点溫度的升高，发送光会减少。

除此之外，当节点溫度升高且LED正方向工作电压与溫度维持增长幅度时，发送光的主波长会以 0.1 nm / K的典型性速度提高。 各种各样白光LED光耦电路特点评定 1996年，日亚有机化学的上村氏发觉高清蓝光LED以后，白光LED就被视作照明灯具灯源最具发展潜能的部件，因而，相关白光LED特性的改进与商业化运用，马上变成 世界各国探讨的聚焦点。现阶段,白光LED早已各自运用于公共场合的绿道灯、车辆照明灯具、交通出行号志、可携式电子设备、液晶显示屏等行业。因为白光LED还具有丰富多彩的三原色led色温与高放光效果的特点，一般觉得十分适用液晶显示屏的led背光照明灯具灯源，因而，各生产商相继发布白光LED专用型光耦电路与有关部件。鉴于此，文中就LED专用型光耦电路的性能与将来的未来发展趋势开展简易论述。 1 定电流量推动的原因

1.1 白光LED的亮度以正向电流量标准

白光LED的正向工作电压一般 被标准成20mA时，最少为3.0V，较大为4.0V，也就是若单纯性增加一定的正向工作电压时，正向电流量会作大范畴的转变。

图1是以A、B俩家LED公司的商品中任意取三种白光LED试品开展正向工作电压与正向电流量特点检验的結果。依据检验数据显示，若运用3.4V正向工作电压推动以上六种白光LED时，正向电流量会在10~44mA范畴内大幅度变化。表1为白光LED的电气设备与电子光学特点。

因为白光LED的亮度与饱和度是以定电流量方法测量的，因此 ，为获取期望的色度与饱和度，一般是用定电流量推动。

表2为电子光学座标的级别（rank）（IF=25mA，Ta=250C）。

1.2 防止正向电流量超过允许电流

为保证 白光LED的稳定性，大部分便是必须 想方设法防止正向电流量超出白光LED的肯定较大设计方案值（停留值）。

图2中，白光LED的停留较大正向电流量为30mA，伴随着周边环境温度的升高，允许正向电流量则不断衰减系数，假如周边溫度为50℃，一般 正向电流量就无法超出20mA。除此之外，运用定工作电压的推动方法不易控制注入LED的电流，因而就不能保持LED的稳定性。

2 白光LED的推动方式

图3是推动白光LED常见的四种电路；图4是以上六种随机抽样白光LED平稳后的ReguLaTIon精密度特点。

图4的检测数据显示，ReguLator的负荷特点发生在白光LED的VF角落里上，即图上的交接点便是各白光LED的平稳姿势点。

2.1 应用工作电压ReguLator的推动方法

图3（a）的电源电路各自应用能够操纵LED电流量的工作电压ReguLator与BaLLast电阻器，这类电源电路的特点是工作电压ReguLator类型丰富多彩，设计师能够选用的可玩性很大，并且与工作电压ReguLator、LED的触点仅有一点；缺陷是BaLLast导致的电力工程损害会致使高效率恶变。除此之外，LED的正向电流量也不能得到高精密操纵。

图4（a）中还可以看得出，随机抽样六个白光LED的正向电流量，从14.2mA到18.4mA遍布区域十分广，因而，A生产商LED的（均值）正向电流量达到2.0mA。比较之下，图4（b）电源电路应用的ReguLator尽管有中小型、成本低的优势，缺陷是很有可能会不能满足特性与安全性的规定，换句话说本线路的应用性相对性较差。

2.2 应用定电流量輸出的工作电压ReguLator推动方法

图3（b）的电源电路尽管能够使注入LED的全部电流量防老化，但是为了更好地配对（Matching）各LED的电气设备特点，电源电路中尤其安装了一组BaLLast电阻器。

图3（b）中的MAX1910归属于定电流量输入输出型的工作电压ReguLator，尽管本电源电路应用同生产商、同生产批号（Lot）的白光LED，得到 了极好的配对性，但是，在采用不一样生产商与生产批号的LED时，便会产生非常大的特点差别遍布。本电流量Regu-Lator应用相近图3（a）的形式操纵工作电压，但是它却能够使BaLLast电阻器的消費电力工程减少一半左右。

图4（b）的检测数据显示，注入六个随机抽样白光LED的电流量，从15.4mA到19.6mA，转变 区域特别大。因而，A生产商与B生产商二者的LED是以均值17.5mA的交流电推动。此线路的不足之处是BaLLast电阻器产生的电力工程损害有残余之虞，并且又没法得到LED电流量的配对性；但是整体而言，本电源电路兼顾姿势特点与形象性，因此具备相当程度的实用价值。

2.3 应用輸出型的MuLTI　PuLL电流量Regu-Lator的推动方法

图3（c）的线路能够使注入LED的电流量分别防老化，因而无需应用BaLLast电阻器，电流量的精密度与搭配性ReguLator则由分别的电流量ReguLator操纵。

图3（c）中的MAX1570　IC能够使以上电流量ReguLaTIon达到2％规范的电流量精密度，与0.3％规范的电流量配对性等总体目标。

由MAX1570　IC组成的电流量ReguLator为低Drop　Out　Type，因而它的姿势高效率特别高。图4（c）的检测数据显示，应用图3（c）的光耦电路时，注入六个随机抽样白光LED防老化的工作电流为17.5mA。

尽管ReguLator与LED中间必须 四个联接接线端子，但是此电源电路不用BaLLast电阻器，因此 能够有效的抑止封裝总面积，因而特别适合运用在封裝室内空间极其狭小的中小型液晶显示屏等行业。

2.4 应用变压型电流量ReguLator推动的方法

图3（d）的线路是运用能够使电流量防老化的电感器（Inductor），组成说白了的效率高Step　Up　Converter。本线路的最大的优点是　Feed　Back　ThreshoLd工作电压，能够降低电流量检验用电阻器的电力工程损害。除此之外，LED选用串连方法联接，因此 注入白光LED的电流量即便 是在各种各样规定下，都可以与LED彻底获得配对。 　　相关电流量的精密度大部分在于Regu-Lator的Feed　Back　ThreshoLd精密度，因而不容易遭受LED正向工作电压的危害。

由MAX1848与MAX1561　IC组成的电流量ReguLator的高效率（PLED/PIN）分别是：三个LED＋MAX1848，87％；六个LED＋MAX-1561， 84％。

Step　Up　Converter的另一优势是Regu-Lator与LED中间必须 2个联接接线端子，并且LED的应用总数不容易遭受Step　Up　Converter类型的危害，这代表着设计师会有着更多的挑选室内空间。因而，Step　Up　Converter广泛运用在多种规格尺寸的液晶显示屏；电源电路的不足之处是电感器外观设计高宽比、部件成本费较高，有EMI辐射源影响。

3　结语

之上介紹了白光LED常见的光耦电路，并根据试验方法深入分析了各电源电路具体运作时的优点和缺点和特点。因为LED构造的限定，因而会出现光波长与工作电压精密度不易控制等困惑，伴随着白光LED背光模块运用要求的持续提升，怎样改进以上光波长与电流量精密度难题，与此同时减少光耦电路的制造成本费，变成 务必战胜的难题。

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