?? 過流保護(hù)熱敏電阻
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??? WMZD系列專門為LED照明做溫度補(bǔ)償?shù)碾娮瑁捎脽崦綦娮柩a(bǔ)償法的LED恒流源，具有電路簡潔，可靠性好,組合方便，經(jīng)濟(jì)實用，適用各種LED頭燈，日光燈，路燈；車船燈,太陽能LED庭院燈；LED顯示屏等對恒流的需求。是專門針對LED照明出現(xiàn)的由于溫度引起的LED PN結(jié)電壓VF下降，即-2mV/℃,稱為PN結(jié)的負(fù)溫效應(yīng)。該特性在發(fā)光應(yīng)用上是個致命的缺陷，直接影響到LED器件的發(fā)光效率、發(fā)光亮度、發(fā)光色度。比如，常溫25℃時LED最佳工作電流20mA，當(dāng)環(huán)境溫度升高到85℃時，PN結(jié)電壓VF下降,工作電流急劇增加到35mA～37mA,此時電流的增加并不會產(chǎn)生亮度的增加，稱為亮度飽和。更為嚴(yán)重的是，溫度的上升，引起光譜波長的偏移，造成色差。如長時工作在此高溫區(qū)還將引起器件老化，發(fā)光亮度逐步衰減。同樣，當(dāng)環(huán)境溫度下降至-40℃時，結(jié)電壓VF上升，最佳工作電流將從20mA減小到8mA~10mA，發(fā)光亮度也隨電流的減少而降低，達(dá)不到應(yīng)用場所所需的照度。
??? 為了避免上述特性帶來的不足，一般在LED燈的相關(guān)產(chǎn)品上，通常采用如下措施：1.將LED裝在散熱板上，或風(fēng)機(jī)風(fēng)冷降溫。2.LED采用恒流源的供電方式，不因LED隨溫度上升引起使回生電流增加，防止PN結(jié)惡性升溫。或這兩種方法并用。實踐證明，這兩種方法用于大功率LED燈（如廣告背景燈、街燈）。確實是行之有效的措施。但當(dāng)LED燈進(jìn)入尋常百姓家就碰到如下問題了：散熱板和風(fēng)冷能否集成在一個普通燈頭的空間內(nèi)；采用集成電路或諸多元器件組成的恒流源電路，它的壽命不取于LED，而取決整個系統(tǒng)的某塊“短板”；有沒有吸引眼球的價格。用熱敏電阻補(bǔ)償法來解決LED恒流源問題，既經(jīng)濟(jì)又實用。
??? 我公司生產(chǎn)了一種具有正溫度系數(shù)的熱敏電阻與負(fù)溫度特性的LED串聯(lián)，組成一個溫度系數(shù)極小的電阻型負(fù)載。一旦工作電壓確定后，串聯(lián)回路中的電流，將不會隨溫度變化而變化。通俗地說，當(dāng)LED隨溫度升高電流增加時，熱敏電阻也隨溫度下降電阻變小，阻止了回路電流的減少。如果匹配得當(dāng)，當(dāng)環(huán)境溫度在-40℃~85℃范圍內(nèi)變化，見圖1。
2:應(yīng)用:
從圖1可見，采用熱敏電阻溫度補(bǔ)償方法與采用集成電路等元件組成的恒源相比，熱敏電阻溫度補(bǔ)償法只用1個熱敏電阻元件就可解決LED恒流源問題，其價格、體積、壽命等優(yōu)勢不言而喻。我們采用的這種正溫度熱敏電阻WMZD，專為LED應(yīng)用而研制的，其常用規(guī)格見表1，下面介紹一下該熱敏電阻的應(yīng)用特性。
20mA LED恒流源WMZD-A20的應(yīng)用
? 我們可以用1只WMZD-A20與5只LED（20mA）串聯(lián)組成一個標(biāo)準(zhǔn)單元，它的LED恒流源電流20mA，工作電壓U=3V+5×3.4V=20.0V。3V是WMZD-A20電阻壓降，3.4V是LED的正向?qū)妷?或2.8V~4.2V),它的恒流特性見圖1中的電流曲線II。
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| 3.產(chǎn)品外形圖片 | ||||||||||||||||||||||||
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應(yīng)用電路與制作
注：用熱敏電阻解決LED因溫度變化而不能恒流的方案，使用本方案交流、直流電源均可，本方案不能解決供電電壓變化引起的LED電流變化，僅對電源電壓比較恒定的情況下有效，電壓波動范圍不能超過10%。如果電壓波動超過10%應(yīng)采取相應(yīng)的穩(wěn)壓措施。比如220Vac(200Vac~240Vac)，（交流電源只需要整流，不需要濾波）直流電電源4.5Vdc(4.0~5.0Vdc),超過這個電壓波動范圍,要采用穩(wěn)壓措施。
與一般LED恒流源相比，該標(biāo)準(zhǔn)單元有不怕負(fù)載開路的優(yōu)點(diǎn)，也不怕負(fù)載短路，當(dāng)短接5個LED后，回路電流急劇上升，引起WMZD溫升，WMZD阻值迅速增大，可有效阻止電流繼續(xù)上升。經(jīng)過反復(fù)實驗后發(fā)現(xiàn)，負(fù)載短路后，短路電流可由130 mA迅速下降到60 mA的穩(wěn)定值，如在電源的允許范圍內(nèi)，不會損壞電源。 由多個5A20標(biāo)準(zhǔn)單元的串聯(lián)組合，即可支持一定數(shù)量的LED，并獲得相應(yīng)的工作電壓，比如用10個標(biāo)準(zhǔn)單元相串聯(lián)的電路，可支持50個LED，燈，工作電壓可接近200V。
VF為LED20mA時的導(dǎo)通電壓 100mA LED恒流源WMZD-B100的應(yīng)用
1只WMZD-B100與5只并聯(lián)的LED （20mA）串聯(lián)可以組成一個標(biāo)準(zhǔn)單元，它的LED恒流電流為100 mA，工作電壓U=0.65V+3.4V=4.05V,0.65V是WMZD-B100的電阻壓降,3.4V是LED后,短路電流可由600 mA迅速下降280 mA穩(wěn)定值。 如果要增添LED的數(shù)量，可用多個標(biāo)準(zhǔn)單元并聯(lián)組合，如下圖2個B100并聯(lián)可以驅(qū)動10個20mA的LED燈，如果要提高工作電壓，可用多個標(biāo)準(zhǔn)單元的串聯(lián)組合。如下圖2個單元串聯(lián)，供電電壓為一個單元的2倍，依次類推。
WMZD-B100，WMZD-B300，WMZD-B350的擴(kuò)展應(yīng)用
典型的電路連接方法見下圖，用2只B100電阻并聯(lián)擴(kuò)展成200mA LED恒流源，用于200mA的大功率LED，工作電壓U=0.65V+VF。3只B100并聯(lián)可擴(kuò)展成300mA恒流源，用于300mA的大功率LED，工作電壓U=0.65V+VF，以此類推。用2只B300電阻并聯(lián)擴(kuò)展成600mA LED恒流源，用于600mA的大功率LED，工作電壓U=0.50V+VF。3只B300并聯(lián)可擴(kuò)展成900mA恒流源，用于900mA的大功率LED，工作電壓U=0.50V+VF，以此類推。
WMZD的電流過補(bǔ)償保護(hù)特性 熱敏電阻WMZD還具有電流過補(bǔ)償特性，即熱敏電阻的正溫變化率大于發(fā)光管的負(fù)溫效應(yīng)成為過補(bǔ)償，圖3所示是一條隨溫度上升而減少的下陡曲線。這一點(diǎn)與LED的另一典型特性是一致的，即允許電流在40℃后隨溫度上升相應(yīng)減少，使LED的功耗控制在額定范圍內(nèi)，確保LED的最長壽命。WMZD電流過補(bǔ)償保護(hù)特性，正好可以滿足LED對電流的要求，這也是一般的LED恒流源不具備的。 過補(bǔ)償保護(hù)應(yīng)用在以下幾處更顯優(yōu)勢：1.全年或每天環(huán)境溫差大，如室外照明的街燈、廣告燈、車燈；2.低電壓大電流LED燈（WMZD-B100具有低內(nèi)阻、小壓降）；3.價高的大功率LED單個保護(hù)。 WMZD過補(bǔ)償保護(hù)特性的典型應(yīng)用電路接法見圖4，與標(biāo)準(zhǔn)單元串聯(lián)一個相同型號的WMZD熱敏電阻，即可發(fā)揮過補(bǔ)償作用，如果增加2個或3個WMZD熱敏電阻會加深補(bǔ)償作用，但如果實償太深，常溫下LED電流地低，會影響發(fā)光效率。我們可以通過實驗，選出保護(hù)功能與發(fā)光效率兼顧的最佳方案。下圖為，采用2R和3R的電流溫度對照圖。
該電流特性正好滿足了LED在40℃以上電流相應(yīng)的減少，使LED的功耗在而定的范圍內(nèi)，確保最長壽命。 應(yīng)用問答 問1、用單元電路進(jìn)行積木式組合時對電路的要求。 答：?? 由N個單元電路串聯(lián)后的工作電壓之和，確定直流電源的輸出電壓，由N路單元電路的電流之和，確定直流電源的輸出電流，如采用輸入電壓有較大變化的220V AC/DC轉(zhuǎn)換的直流電源，請考慮穩(wěn)壓措施。
問2、WMZD單元電路中的LED數(shù)目能否增減，會影響恒流特性嗎？ ? 答： 型號WMZD-A20 WMZD指驅(qū)動型正溫?zé)崦酎c(diǎn)電阻，A指串聯(lián)，20指20mA，這是最佳組合，如串聯(lián)3只或4只LED恒流曲線是一條下陡的曲線（過補(bǔ)償曲線）完全可以應(yīng)用；如串聯(lián)6只或7只LED恒流曲線是一條上翹的曲線（欠補(bǔ)償曲線），組合后進(jìn)行檢測，如在高溫80℃時，回路電流不超過25mA LED的最大值仍然可以用，新組合單元的工作電壓U=3V+VFXN工作電流20mA。 型號WMZD-B100 WMZD指驅(qū)動型正溫?zé)崦酎c(diǎn)電阻，B指并聯(lián)，100指100mA，這是最佳組合，如并聯(lián)3只或4只LED恒流曲線是一條下陡的曲線（過補(bǔ)償曲線）完全可以應(yīng)用；如并聯(lián)6只或7只LED恒流曲線是一條上翹的曲線（欠補(bǔ)償曲線），組合后進(jìn)行試驗檢測，回路電流在高溫80℃時還在額定值內(nèi) 仍然可用，新組合單元的工作電壓這樣確定，用可調(diào)式直流電源接入新組成的單元電路，將回路的電流調(diào)到最佳值（N個LED電流值之和），對應(yīng)的電壓即工作電壓U。 問3、采用標(biāo)準(zhǔn)直流電源24V、12V、9V、4.5V時如何組和應(yīng)用 答：原則上先考慮單元電路的串聯(lián)個數(shù)，后選擇LED的VF電壓。 ???? 例1 12V電源：應(yīng)采用3個WMZD-B100單元電路串聯(lián)，單元電路典壓為12V/3=4V,4V-0.65V(B100的壓降)=3.35V，應(yīng)選用3.3V或者3.4V的LED（該方也法適用于24V電源）。 ???? 例2 4.5V電源：應(yīng)采用1個WMZD-B100單元電路串聯(lián)，單元電路典壓為4.5V-0.65V(B100的壓降)=3.85V，應(yīng)選用3.8V或者3.9V的LED（該方法適也用于9V電源）。 問4、 4.5V電源和VF=3.4V的LED有沒有選擇的余地？如何組合？ ???? 答：應(yīng)采用1個WMZD-B100單元電路，它的工作電壓為3.4+0.65V(B100的壓降)=4.05V，在串聯(lián)上一個單獨(dú)的WMZD-B100電阻，總電壓為4.05+0.65V(B100的壓降)=4.7V，完全可以接入4.5V標(biāo)準(zhǔn)電源，它的恒流曲線是一條下陡的曲線（過補(bǔ)償曲線）完全可以應(yīng)用。（參見圖3過補(bǔ)償曲線） ?問5、組合后的LED燈如何測試它的效果？ ???? 答：采用熱敏電阻補(bǔ)償法的LED恒流源，具有電路簡潔，組合方便，適用于各種需求。應(yīng)用中的檢測方法也很簡單，只用一支電流表串在回路中，在常溫20℃∽30℃時調(diào)好最佳工作電流（20mA或者30mA），并做好記錄，在低溫-40℃記下電流值，在高溫80℃寄下電流值，三點(diǎn)溫度對比一般電流誤差值在10%以內(nèi)，即為合格。利用溫度表、冰箱、暖風(fēng)機(jī)或者電吹風(fēng)就可以把制作好的LED燈性能進(jìn)行檢驗，該應(yīng)用組合變化無窮，可自我鑒定，相信你會把它應(yīng)用的更好 ?問6、如何在市電220V中直接使用WMZD熱敏電阻對LED進(jìn)行恒流控制？ ???? 答：如果電網(wǎng)電壓波動不超過7%，即可不使用穩(wěn)壓電路，超過7%就要進(jìn)行穩(wěn)壓處理，成本將大大增加。 1.按照下圖接好電路，用萬用表mA檔串入電流校測點(diǎn)中，接通220V市電，串聯(lián)回路電流應(yīng)在18-22MA時即合格,如偏差較大如15MA和25MA,是因所選用的LED電壓差異,可在最后一組單元里增、減LED數(shù)量,達(dá)到20MA左右的額定值。
2.用調(diào)壓器將220V升至235V(220VX1.07倍),串聯(lián)回路電流不應(yīng)大于25mA,如大于25mA,應(yīng)增加LED題數(shù),直至將電流降到25mA以下。
3.LED可以脈動電流驅(qū)動發(fā)光,不會產(chǎn)生頻閃現(xiàn)象,不需用電容濾波,不用電容可防止因電容擊穿造成短路故障。
4.制成產(chǎn)品后,可用電熱吹風(fēng),溫度計升溫到80℃觀察電流變化,不大于25MA即合格. 點(diǎn)擊下載WMZD熱敏電阻在LED恒流源中的應(yīng)用資料
制作樣品圖片 1、臺燈照
2、路燈照
3、頭燈照
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