ทางออกที่ดีที่สุดในการป้องกัน LED กำลังสูงไม่ให้ร้อนเกินไปและเกิดความเสียหาย

ทั้งทฤษฎีและการปฏิบัติได้พิสูจน์แล้วว่าประสิทธิภาพและอายุการใช้งานของ LED มีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับอุณหภูมิการทำงานของจุดเชื่อมต่อ PN ของ LED เมื่ออุณหภูมิจุดเชื่อมต่อในชิป LED เพิ่มขึ้น 10°C ฟลักซ์การส่องสว่างจะลดลง 1% และอายุการใช้งานของ LED จะลดลง 50% กระแสไฟเกิน แรงดันไฟเกิน และความร้อนสูงเกินไปจะลดประสิทธิภาพการส่องสว่างและอายุการใช้งานของ LED ลงอย่างมาก ดังนั้นนอกเหนือจากการออกแบบการกระจายความร้อนที่ดีแล้ว ยังต้องคำนึงถึงการป้องกันความร้อนเกินที่ปลอดภัยและเชื่อถือได้ด้วย

โดยปกติสำหรับ LED พลังงานอินพุตประมาณ 20% จะถูกแปลงเป็นแสง และ 80% จะถูกแปลงเป็นความร้อน ขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ การสร้างความร้อนอาจเกี่ยวข้องกับความผิดปกติในชั้นล่างสุดและการปล่อยโฟนอน การปิดผนึก วัสดุ ฯลฯ จากความร้อนทั้งหมดที่เกิดจาก LED นั้น 90% ถูกส่งโดยการนำ เพื่อกระจายความร้อนออกจากหัวต่อ LED การนำความร้อนเป็นช่องทางหลักของการนำความร้อน เนื่องจากการพาความร้อนและการแผ่รังสีคิดเป็นเพียงประมาณ 10% ของการถ่ายเทความร้อนทั้งหมด

แน่นอนว่าแหล่งกำเนิดแสง LED ต้องการระบบการจัดการพลังงานและความร้อนที่แม่นยำ เนื่องจากเมื่อเปรียบเทียบกับแหล่งกำเนิดแสงอื่นๆ พลังงานไฟฟ้าส่วนใหญ่ที่จ่ายให้กับ LED จะถูกแปลงเป็นความร้อน หากไม่มีการจัดการระบายความร้อนที่เหมาะสม ความร้อนนี้จะส่งผลต่ออายุการใช้งานของ LED และเอาต์พุตสี ขณะเดียวกัน เนื่องจากอุปกรณ์ขับเคลื่อน LED เป็นอุปกรณ์ซิลิคอน จึงจะล้มเหลวในไม่ช้า ซึ่งหมายความว่าจะต้องติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันกระแสไฟเกินสำรองแบบปลอดภัยเมื่อเกิดข้อผิดพลาด

เหตุใดคุณจึงบอกว่าการออกแบบไฟ LED กำลังแรงสูงที่ประสบความสำเร็จไม่สามารถทำได้หากไม่มี PPTC หลายๆ คนคิดว่าไดรเวอร์ LED นั้นมีฟังก์ชันป้องกันกระแสไฟเกินและความร้อนเกินได้ โดยไม่จำเป็นต้องเพิ่มอุปกรณ์ PPTC จากภายนอก เนื่องจากจะทำให้มีค่าใช้จ่ายเพิ่มเติม แต่นี่เป็นมุมมองที่ผิด ไดรเวอร์ LED จำนวนมากได้รับความเสียหายได้ง่ายจากแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงและขั้วที่ไม่ถูกต้อง เอาต์พุตของไดรเวอร์ LED อาจเสียหายหรือถูกทำลายเนื่องจากการลัดวงจรได้ แม้ว่าไดรเวอร์ LED ส่วนใหญ่จะมีคุณสมบัติด้านความปลอดภัยในตัว รวมถึงการปิดระบบระบายความร้อน วงจรเปิด LED และการตรวจจับการลัดวงจร อย่างไรก็ตาม เพื่อปกป้องวงจรรวม (IC) และส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ที่มีความละเอียดอ่อนอื่นๆ อาจจำเป็นต้องมีอุปกรณ์ป้องกันกระแสเกินเพิ่มเติม ดังนั้น เฉพาะ PPTC (โดยเฉพาะ PolySwitchPPTC ที่รีเซ็ตได้) จึงเป็นโซลูชันที่เหมาะสมที่สุดในการป้องกันความร้อนสูงเกินไปและความเสียหายต่อ LED กำลังสูง

คุณลักษณะการป้องกันที่ไดรเวอร์กระแสไฟคงที่ LED กำลังสูงโดยทั่วไปมีให้ ได้แก่: การป้องกันการปิดระบบด้วยความร้อน, ตัวเปรียบเทียบแรงดันไฟฟ้าเกิน/กระแสเกิน, MOSFET กระแสสูง, การปรับขนาดกระแส และการป้องกัน ESD ระดับหนึ่ง อย่างไรก็ตาม คุณลักษณะการปิดระบบระบายความร้อนเป็นเพียงฟังก์ชันการป้องกันตัวเองเท่านั้น และเป็นการยากที่จะนำไปใช้กับการป้องกันการออกแบบ LED ที่มีความร้อนสูงเกินไป คุณสมบัติการป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกิน/กระแสเกินจำเป็นต้องมีวงจรป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกินภายนอก และการปิดแหล่งจ่ายไฟอาจทำให้เกิดปัญหาอื่นๆ โหมดความล้มเหลวของ MOSFET กระแสสูงมักจะเป็นการลัดวงจร ซึ่งเป็นปัจจัยที่ไม่ปลอดภัยที่อาจเกิดขึ้น การตระหนักถึงคุณลักษณะการควบคุมปัจจุบันสำหรับการหรี่แสง LED อาจทำให้เกิดปัญหาอุณหภูมิ LED เกิน

แต่แนวคิดของ PPTC ในการปกป้อง LED กำลังสูงนั้นแตกต่างออกไป มีข้อดีเฉพาะ 4 ประการต่อไปนี้: 1) โหมดความล้มเหลวทั่วไปของ PPTC นั้นมีความต้านทานสูง ดังนั้น LED จึงปลอดภัยแม้ในสถานะความผิดปกติ 2) PPTC สามารถวัดอุณหภูมิของ LED ได้โดยตรงจึงสามารถป้องกันส่วนบุคคลได้ 3) PPTC สามารถรับรู้ฟังก์ชั่นป้องกันอุณหภูมิเกิน กระแสเกิน และแรงดันไฟฟ้าเกิน ใช้งานง่ายมากและไม่ต้องใช้วงจรภายนอก LED สามารถทำงานได้ตามปกติแม้จะอยู่ในสถานะที่มีการป้องกันก็ตาม 4) ช่วยให้นักออกแบบสามารถออกแบบลดแสงได้ด้วยต้นทุนที่ต่ำกว่าโดยไม่ต้องกังวลกับปัญหาด้านความปลอดภัย ดังนั้นจึงจำเป็นต้องติดตั้งอุปกรณ์ PPTC ภายนอกไดรเวอร์ LED เพื่อให้มีความปลอดภัยที่แข็งแกร่งยิ่งขึ้น ตรงตามมาตรฐานความปลอดภัยที่เข้มงวดที่สุด และลดต้นทุนได้