LED的壽命與其PN結(jié)的溫度成反比。在一些空間比較有限的大功率LED燈具里,降低LED的溫升無(wú)法靠使用更大體積的散熱片來(lái)實(shí)現(xiàn),比如軌道燈,使用直流電風(fēng)扇強(qiáng)制散熱成了一種不得已而為之的選擇。近年來(lái)隨著制造工藝的不斷提高,電風(fēng)扇的壽命有所延長(zhǎng),甚至有的廠家聲稱(chēng)電風(fēng)扇的的壽命要比LED的壽命還長(zhǎng)。但不管怎樣,靠機(jī)械式接觸的電風(fēng)扇總讓人無(wú)法放心使用在可靠性要求很高的大功率LED燈具中,加入一個(gè)電風(fēng)扇運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)電路,在風(fēng)扇出現(xiàn)故障停轉(zhuǎn)時(shí)自動(dòng)切斷主電路,保護(hù)LED不至于過(guò)熱損壞,這個(gè)思路可供評(píng)估。基于這種思路開(kāi)發(fā)了一款散熱風(fēng)扇檢測(cè)的電路??驁D如下:
圖1:大功率LED燈具散熱風(fēng)扇檢測(cè)電路設(shè)計(jì)框圖
散熱風(fēng)扇檢測(cè)電路的原理
風(fēng)扇的主要失效方式有斷路和堵轉(zhuǎn)。
先來(lái)看看風(fēng)扇工作時(shí)的波形:
圖2:LED燈具散熱風(fēng)扇工作波形
可以看出:風(fēng)扇工作的波形是一連串交變波形,電容耦合整流濾波后輸出一個(gè)直流電壓值,根據(jù)這個(gè)電壓的有無(wú),可以區(qū)別風(fēng)扇工作是否正常。
風(fēng)扇從正常工作到堵轉(zhuǎn)的波形跳變見(jiàn)下圖。圖中黃色波形是風(fēng)扇波形,紅色波形是電容耦合整流濾波后的直流電壓波形。這個(gè)直流電壓值有3伏以上的壓差,這個(gè)壓差加到比較器輸入端,就可以在比較器輸出端得到一個(gè)放大后的信號(hào),去控制電子開(kāi)關(guān)的開(kāi)與關(guān)。
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風(fēng)扇斷路時(shí)沒(méi)有交變波形輸出,耦合整流濾波后的直流電壓為零,上面的分析同樣適用。
圖3:大功率LED燈具散熱風(fēng)扇斷路時(shí)波形
實(shí)際原理圖見(jiàn)下圖。圖中CON1的1-3PIN是LED恒流驅(qū)動(dòng)器36V直流輸出端,2-4接LED的正負(fù)極。CON2接24V 1.5W直流電風(fēng)扇。LED選用10串10并的50W光源。如果驅(qū)動(dòng)電源盒光源參數(shù)不一樣,可以改變圖中R7及R71-R73值,并選用合適的電風(fēng)扇。
圖4:大功率LED燈具散熱風(fēng)扇檢測(cè)電路設(shè)計(jì)原理圖
圖5:大功率LED燈具散熱風(fēng)扇檢測(cè)電路PCB圖及實(shí)物
本案中的開(kāi)關(guān)管選用VSS=40V RDS(ON)=0.004歐ID=162A的MOS管IRF1404,用于控制3.3A100W的LED,可以不裝散熱片長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工作。如果使用更高功率的LED可考慮選用更高規(guī)格的MOS管,或者在MOS管上加裝散熱片。
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