基于结温保护的 LED 电源设计

寿命长、效率高是有前提的，即适宜的工作条件。其中影响寿命和发光效率的主要因素是 LED 的工作结温。从主流 LED 厂家提供的测试数据表明，LED 的发光效率与结温几乎成反比，寿命随着结温升高近乎以指数规律降低。因此，将结温控制在一定范围是确保 LED 寿命和发光效率的关键。而将结温控制在一定范围的手段除散热措施外，将结温纳入驱动电源的控制参数是十分必要的。

基于结温保护的 LED 电源电原理图

原理图中，CX1、L1、L2 组成输入 EMC 滤波电路，经 AC/DC 转换输出 24V 直流，如为电池供电的应急照明、太阳能照明、及车载照明等应用时，则该部分省略。R1、LM3404、C4、D1、L3、R7 组成典型的恒流驱动电路，对于 4 并 6 串的 LED 中功率芯片组成的光源模块，取样电阻为 0.39Ω。R2、R3、R4 与 LM431 组成稳压电路，为 PIC12F675 提供稳定的 5V 电源和内部 AD 转换的电压基准。　　LM3404 的输出经 R5、R6 分压后输入 PIC12F675 的模拟端口 AN2,PIC12F675 经内部 AD 转换、计算获取 LED 光源的正向电压，根据设定值程序产生 PWM 信号，通过 GP4 引脚接入 LM3404 的 DIM 端对其输出功率进行调整。

PIC12F675 初始设置 GP4 输出高电平，如测得 LED 正向电压在合理范围内，则维持高电平输出使 LM3404 正常工作;如 LED 正向电压逐渐变低并低于设定值 18.68V,则在 GP4 引脚输出 PWM 信号，其占空比可依次降低，直至 LED 正向电压低于设定值。当测得 LED 正向电压很高时可判定输出开路， PIC12F675 可输出低电平关闭 LM3404 的输出。

需要指出的是，输出电压取样包含了用于 LM3404 恒流控制的电流取样电压约 0.23V,在 PIC12F675 的计算程序中应予以调整。　　

PIC12F675 的程序框图见图所示。

单片机程序框图

基于结温保护的 LED 电源由于利用单片机进行控制，很容易扩展其它功能。如作为路灯，可通过编程使后半夜降低功率运行，从而进一步节能和延长灯具寿命;加入其它传感器，可实现按需照明;加入远程通讯模块，可以使灯具组成智能控制网络等等。

此外，根据测量值还可以进行开路判断，从而也简化了开路保护电路。

仍以光源部分由 4 并 6 串中功率 LED 芯片组成的筒灯为例，设计恒流值为 600mA,结温保护点为 80℃左右，根据式(1)得出其光源电压保护点为 18.68V,即光源两端的电压低于 18.68V 时，LED 结温会超过 80℃，此时驱动应采取保护措施。由 LM3404 和 PIC12F675 组成的基于结温保护的 LED 电源电路原理图如图所示。

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