與其它的燈源相比，大功率LED會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的散熱問(wèn)題，這主要是因?yàn)長(zhǎng)ED不通過(guò)紅外輻射進(jìn)行散熱。一般而言，用于驅(qū)動(dòng)LED的功耗有75％～85％最終轉(zhuǎn)換為熱能，過(guò)多的熱量會(huì)減少LED的光輸出和產(chǎn)生偏色，加速LED老化。

因此，熱管理是LED系統(tǒng)設(shè)計(jì)最重要的一個(gè)方面。LED系統(tǒng)生產(chǎn)商通過(guò)尋求優(yōu)化的散熱器、高效印制電路板、高熱導(dǎo)率外殼等來(lái)應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)。但是，工程師們需要改變他們的理念，熱管理并不是機(jī)械設(shè)計(jì)師的專(zhuān)利，電子工程師同樣可以進(jìn)行熱管理設(shè)計(jì)。實(shí)踐證明，通過(guò)電路實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償功能進(jìn)行熱管理是一個(gè)既經(jīng)濟(jì)又可靠的方法。

溫度補(bǔ)償原理

一般而言，大功率LED的產(chǎn)品規(guī)格書(shū)中都會(huì)標(biāo)明不同環(huán)境溫度（或LED焊點(diǎn)的溫度）下的最高容許輸出電流（如圖1）的曲線(xiàn)圖。當(dāng)周?chē)鷾囟鹊陀诎踩珳囟赛c(diǎn)，輸出最高容許電流保持不變；當(dāng)高于安全溫度點(diǎn)，輸出最高容許電流隨周?chē)鷾囟壬叨档?，即所謂的降額曲線(xiàn)。為確保LED的性能壽命不受影響，必須保證LED工作在降額曲線(xiàn)與橫、縱坐標(biāo)軸所包絡(luò)的安全區(qū)內(nèi)。

但是，目前大多數(shù)LED燈具生產(chǎn)商都將LED的驅(qū)動(dòng)電流設(shè)計(jì)為不隨溫度變化的恒流源，因此，當(dāng)LED周?chē)鷾囟雀哂诎踩珳囟赛c(diǎn)時(shí)，工作電流就不在安全區(qū)內(nèi)，這將導(dǎo)致LED的壽命遠(yuǎn)低于規(guī)格書(shū)的數(shù)值甚至直接損壞。而LED周?chē)鷾囟冗^(guò)高是由LED自身發(fā)熱導(dǎo)致，目前有兩個(gè)辦法可以解決這個(gè)問(wèn)題。

一種辦法是使用導(dǎo)熱性更好的散熱裝置，減小LED芯片至環(huán)境的熱阻，控制LED內(nèi)部溫度不至比環(huán)境溫度高太多，但這需要較高的成本。此外，難以避免的問(wèn)題是，當(dāng)散熱裝置使用一段時(shí)間后在燈體外殼的散熱片上沉積灰塵，以及鋁合金基敷銅板上連接銅層和鋁基板的介質(zhì)層老化脫膠都將導(dǎo)致熱阻較大幅度地上升，導(dǎo)致整體散熱性能下降。另一種辦法是使LED工作在安全區(qū)邊際，這樣既滿(mǎn)足在安全溫度點(diǎn)內(nèi)輸出電流、輸出功率工作在額定狀態(tài)且恒定，而且在高于安全溫度點(diǎn)輸出電流按比例下降進(jìn)行負(fù)補(bǔ)償，保證LED使用壽命，這就是溫度補(bǔ)償?shù)暮x。

數(shù)字溫度傳感器配合驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償

有些照明產(chǎn)品需要一些智能控制，如一些高級(jí)路燈的應(yīng)用，這些系統(tǒng)往往使用單片機(jī)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視和控制。這時(shí)可利用原有的單片機(jī)控制系統(tǒng)加入溫度補(bǔ)償功能，即便在惡劣的環(huán)境下，如夏日曝曬，系統(tǒng)內(nèi)的溫度仍能得到很好地控制。

為此類(lèi)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)單路LED串的示意圖。溫度檢測(cè)部分采用了矽恩微電子公司生產(chǎn)的高精度數(shù)字溫度傳感器SN1086，SN1086可以同時(shí)檢測(cè)芯片本身溫度，相當(dāng)于間接檢測(cè)PCB溫度，又能檢測(cè)遠(yuǎn)端三級(jí)管溫度，若將三極管與LED一同焊接在鋁基板上便可以檢測(cè)鋁基板溫度。

SN1086將檢測(cè)到的兩種溫度通過(guò)芯片內(nèi)部的高精度DELta-SigmaADC進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，將溫度的數(shù)字結(jié)果通過(guò)I2C總線(xiàn)的SDA數(shù)據(jù)線(xiàn)和SCL時(shí)鐘線(xiàn)與單片機(jī)通信。當(dāng)單片機(jī)接受到鋁基板溫度結(jié)果后與預(yù)設(shè)定的安全溫度點(diǎn)閾值進(jìn)行比對(duì)，當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)啟動(dòng)溫度補(bǔ)償程序，通過(guò)PWM1按比例降低LED驅(qū)動(dòng)器的輸出電流。單片機(jī)同時(shí)監(jiān)控PCB板溫度，溫度過(guò)高時(shí)通過(guò)PWM2信號(hào)線(xiàn)控制風(fēng)扇對(duì)PCB進(jìn)行散熱，確保板上的元器件尤其是電解電容的溫度不會(huì)過(guò)高。

這種系統(tǒng)控制極大增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并保證整體系統(tǒng)的使用壽命，實(shí)踐證明系統(tǒng)內(nèi)部溫度得到很好地控制，但硬件成本較高，適于中高端領(lǐng)域的應(yīng)用。