溫度是汽車發(fā)光二極管（LED）前燈和尾燈應(yīng)用中的一大問(wèn)題。以強(qiáng)電流驅(qū)動(dòng)LED以產(chǎn)生必要亮度時(shí)可能使其暴露在高環(huán)境溫度下。結(jié)合強(qiáng)大的工作電流，這些高環(huán)境溫度將會(huì)增加LED結(jié)溫，該溫度通常只能達(dá)到150°C。而高結(jié)溫（特別是那些違反數(shù)據(jù)表規(guī)格的結(jié)溫）會(huì)損害并縮短LED使用壽命。那么該如何降低LED的結(jié)溫？

以下方程式1表示每個(gè)LED中消耗的電功率：

其中Vf代表LED的正向電壓，ILED代表通過(guò)LED的電流。方程式2是結(jié)溫的通式：

其中TJ代表結(jié)溫，TA代表環(huán)境溫度，θJA代表以攝氏度/瓦特測(cè)量的LED結(jié)點(diǎn)到環(huán)境熱阻。

將電功率方程式代入結(jié)溫方程式得出以下方程式：

LED正向電壓和熱阻都是LED封裝的特點(diǎn)。因此，在不同的環(huán)境溫度下，LED電流是唯一可以用來(lái)驗(yàn)證LED結(jié)溫到底會(huì)不會(huì)違反最大規(guī)格的控制參數(shù)。

為了更改通過(guò)LED的電流，需要將環(huán)境溫度測(cè)量反饋到LED的驅(qū)動(dòng)電路。設(shè)計(jì)人員經(jīng)常使用負(fù)溫度系數(shù)（NTC）熱敏電阻來(lái)測(cè)量環(huán)境溫度。具體來(lái)說(shuō)，這些NTC熱敏電阻會(huì)隨環(huán)境溫度的改變其電阻數(shù)，因此設(shè)計(jì)人員就可以測(cè)量NTC熱敏電阻上的電壓，并將該測(cè)量值轉(zhuǎn)換為溫度。

然而，NTC熱敏電阻的一大問(wèn)題是它們的電阻會(huì)隨著溫度的升高而發(fā)生非線性降低。此外，由于電阻呈非線性降低，其電流消耗在溫度上將會(huì)呈指數(shù)增長(zhǎng)。由于通過(guò)LED的電流與溫度成線性比例，因此使用非線性器件需要一些外部電路或微控制器對(duì)NTC熱敏電阻電壓進(jìn)行線性化，并適當(dāng)調(diào)整通過(guò)LED的電流。

使用如TI的LMT87-Q1這樣的模擬輸出溫度傳感器集成電路（IC）可產(chǎn)生利用環(huán)境溫度進(jìn)行跟蹤的電壓，簡(jiǎn)化總體溫度測(cè)量電路，并使您能夠?qū)崿F(xiàn)線性熱折返曲線。溫度傳感器輸出可直接反饋到產(chǎn)生LED電流的設(shè)備中，從而不用添加外部電路或微控制器來(lái)使NTC熱敏電阻輸出線性化。這意味著實(shí)現(xiàn)熱折返不需要微控制器，所用的組件也會(huì)更少。

圖1對(duì)比了NTC熱敏電阻和模擬溫度傳感器方法的使用情況。圖2顯示了相比于LMT87-Q1輸出電壓的NTC熱敏電阻電壓的非線性情況。

圖1：NTC熱敏電阻熱折返對(duì)比模擬溫度傳感器熱折返解決方案

圖2：溫度上的電壓輸入到LED驅(qū)動(dòng)器

圖2顯示了NTC熱敏電阻兩端的電壓差和LMT87的輸出電壓。通過(guò)將NTC熱敏電阻與10k?電阻器串聯(lián)，以及將NTC熱敏電阻與數(shù)值為3435K的B25/85和10k?的R25相連來(lái)計(jì)算NTC熱敏電阻電壓。

雖然熱折返并沒(méi)有違反結(jié)溫這點(diǎn)非常重要，但是熱折返會(huì)導(dǎo)致LED亮度發(fā)生改變。亮度是指LED實(shí)際有多亮。LED具有熱轉(zhuǎn)降特征，基本而言就是高溫下的光效降低。雖然并不完全違反其最大規(guī)格，但允許LED高結(jié)溫可能導(dǎo)致亮度比預(yù)期或需要時(shí)更低。

LED亮度的另一個(gè)主要因素是照明模塊中使用的光學(xué)元件。因此，當(dāng)熱折返需要線性運(yùn)行時(shí)，我們可能需要將曲線鉗位放在不同的位置。在設(shè)計(jì)系統(tǒng)熱折返時(shí)，必須考慮到所有這些動(dòng)力學(xué)方面的知識(shí)。