LED热管理：一个散热器足够吗?

　　应该注意的是NTC从电阻到温度的转换功能是非线性的。这种非线性延长了出现真正零电流的边界点温度(TEND)。在路灯应用中，热折返的线性不属于最高等级。事实上路灯的寿命结束时间通常规定为其亮度降至初始亮度的70%时;因此，精确的热折返图对于路灯设计人员来讲根本没有意义。也就是说，如果需要的话，一个精密的温度传感器就能很容易地用于更为线性的热折返图绘制。

　　手电筒举例

　　图6所示为一个使用LM3424的较复杂的热折返器件。这个应用是一个由LM3424组成的15W调光军用手电筒，该LM3424控制6个串联LED，驱动电流为700mA，电池电压为9V。因为在调光时，串电压发生变化，从24V到低于9V，所以多重拓扑结构LM3424用作一个降压-升压控制器。需进行LED模拟调光以对其简洁性、大小和成本进行评估。

　　LM3424用传统的误差信号放大器调节闭合环路中的输出电流。在LED组件顶端对LED平均电流区别检测。主开关(Q1)的占空比动态上得以改变，以确保可随时进行调整。

　　LM3424具有一个集成在芯片上的完全可编程热折返电路。折返断点由电阻分压器按照TREF进行设置，内部基准电压3V(VS)。温度传感是使用传感器或NTC分压器在TSENSE的情况下实施的。当TSENSE电压降低至预定TREF电压时，电路开始根据图7所示对LED进行调光。热折返的斜率可由安装在TGAIN到GND之间的电阻(RGAIN)设定。假如使用一个精密的温度传感器，例如LM94022，可以获得一个高级的线性图。

　　可以加装基准电压VS外置齐纳管钳制装置以设定最小所需电流，如图3所示。在将给定温度值的特定LED的亮度输出最大化的同时，这个高度可控热折返也使手电筒使用寿命最大化。

　　手电筒应用中另一个有用的特征是调光与热折返的组合。由于二者都使用热折返电路，因此可以通过几种方式进行组合。NTC分压器直接连接至TSENSE，而调光分压器则与二极管连接。如图6所示。这种连接保证了TBK随调光等级而移动，所以使得任意调光等级的有效温度范围达到最大。

散热器对比

　　最后，在手电筒应用中将使用和不使用热折返做一个比对。在手电筒应用中，这些LED靠得非常近形成一个LED。假定，θ_SH和θ_JS小于θ_HA，计算可简单化为：

　　无热折返，输出功率要提高5%以随时调整偏离值。同时，温度差降低，占最差情况下环境温度的25%，还要考虑有益的SOA裕量。因此，θHA的值将比使用热折返的应用小70%。这就是说，散热器尺寸大小与成本要增加30%。在LED应用中，散热器为最大成本之一，在手电筒应用中使用热折返是非常有价值的。

　　结论

　　在一个给定的系统中，当机械散热要求减少时，热折返的使用可保护LED免受灾难性故障的损害。LED技术的优势在于使用寿命长，可靠性高和性能优于其他照明技术，而这些优势的实现需要热控制技术的支持，所以要确保这项技术得以顺利发展而不会受到意外情况的阻碍。

　　参考文献:

　　[1]Patterson J.LM3409HV Evaluation Board[R/OL].(2009-6-11).http://221.115.156.18/design/analog/LED/LM3409-AN-1953.pdf