LED 照明是一項技術創新，伴隨著額外的設計挑戰。為避免熱擊穿，LED 照明系統設計人員應考慮組件的熱特性。這在汽車照明等應用中尤為重要，在這些應用中，高環境溫度和較長的運行時間會導致組件迅速劣化。

汽車照明技術的發展——導致驅動電流增加和對更小封裝尺寸的需求——使得優化熱設計變得更加困難和必要。較高的驅動電流會使結溫升高到優化散熱不足的程度。因此，必須想辦法在溫度過高時降低 LED 電流。

大多數汽車 LED 驅動器都具有電流調光功能。然而，調光控制電路通常通過潛在復雜的模擬或數字電路進行控制，這通常會在最終應用中占用大量空間并增加整體系統成本。本文介紹了一種基于負溫度系數(NTC) 的簡單電路解決方案，可根據溫度對輸出電流進行線性調光。

電路設計用于在溫度低于 70°C 時保持驅動器中穩定的標稱輸出電流。如果電路超過溫度閾值，則輸出電流與溫度呈準線性關系減小，以避免熱擊穿，當 LED 達到約 120°C 的最大額定溫度時達到最小電流值。

傳感電路

作為示例，本文引用了MPQ2489-AEC1，這是一款 60V、1A、汽車級降壓 LED 驅動器。該驅動器實現了 PWM 和模擬調光，但在本應用中只使用了后者。要使用模擬調光功能，必須在 DIM 引腳上施加 0.3 至 2.5V 的直流電壓。該電壓可以在 250 mA 和 1.1 A 之間線性調節 LED 電流。當直流電壓范圍在 0.3 到 1.25V 之間時，它會產生 250 到 550 mA 之間的電流。

使用 NTC 熱敏電阻(TDK 的NTCG164BH103JTDS )感測溫度，該熱敏電阻在電壓電阻分壓器中實現。變化的 NTC 電阻導致分壓器輸出端的電壓隨溫度而變化。這會改變 DIM 引腳上的電壓，從而改變輸出電流。

施加到 DIM 引腳的標稱電壓由 1.25V 電壓基準設置。這可確保在低于 70°C 閾值的溫度下提供穩定的輸入電壓。此外，電阻分壓器的電源電壓使用 250mW 齊納二極管固定在 6.2V。

當器件溫度為 70°C 或更低時，參考電壓提供的 1.25V 限制了 DIM 輸入，并且為 LED 提供了 550 mA 的電流。一旦溫度超過 70°C 閾值，電阻分壓器輸出就會降至 1.25V 以下。然后，DIM 輸入遵循電阻分壓器曲線，隨著溫度的持續升高，這會降低 LED 驅動電流。

模擬可用于估計電路的操作。此示例的仿真結果表明，DIM 電壓在 1.25V 直至溫度閾值時保持穩定，然后在溫度達到 120°C 時呈指數下降直至達到 0.3V 最小輸出。

盡管如此，該電路還是提供了一種小型且簡單的解決方案，可以減少高溫下的 LED 驅動電流，從而延長這些組件的預期壽命。

結果驗證

為了測試電路性能，我們構建了一個系統來模擬真實世界的用例。LED 被一個 3Ω 電阻器取代，該電阻器通過在其兩極之間施加電壓差來加熱。然后，使用導熱膏將選定的 NTC 連接到電阻器上，以確保最大程度地準確地檢測電阻器/溫度。最后，將 NTC 連接到設計的電路。通過改變電阻器的溫度——掃描提供給它的電源——獲得了 DIM 電壓曲線。

該測試在 25°C 至 145°C 的溫度范圍內進行。當溫度低于 74°C(接近估計的 70°C 閾值)時，電路的輸出電壓 (V DIM ) 保持穩定在 1.25V。超過這個溫度，電壓在 145°C 時下降到 0.25V。

當 LED 溫度低于 74°C 時，獲得的驅動電流設置為 100%。一旦溫度超過該值，驅動電流就會變暗，以減少散熱并抵消溫度升高。該測試以及圖 5 中所示的測試確認了設計的預期功能。通過在高溫下成功地限制輸出電流，可以保護電路的組件免受熱損壞。

本文演示了電路的實現如何通過使用簡單的感應電路和大多數 LED 驅動器中現有的調光功能來控制 LED 的驅動電流。該解決方案為汽車照明系統制造商提供了一種穩定且具有成本效益的選擇，可顯著延長電路中組件的預期壽命，同時占用極少的電路板空間。本文中提出的電路可以相對容易地和廉價的材料清單應用于許多現有的照明系統。