如何使用溫度感測器在汽車照明中實現線性熱折返

溫度是汽車發光二極體前照燈和尾燈應用中的一大問題。LED可承受高環境溫度，同時在大電流下驅動以產生必要的亮度。這些高環境溫度與大工作電流相結合，會使LED的結溫升高，通常僅額定溫度就高達150℃。結溫較高的情況下，特別是結溫與數據表規格不符時，可能會損壞LED並縮短LED壽命。那麼，應如何做來降低LED的結溫呢？

等式1表示每個LED消耗的電功率：

其中：Vf 是LED的正向電壓，ILED是通過LED的電流。等式2是結溫的通式：

其中：TJ 是結溫，TA 是環境溫度，θJAP是以攝氏度每瓦測量的LED結環熱阻。

將電功率等式代入結溫方程可得到等式3：

LED正向電壓和熱阻都是LED封裝的特性。顯然，在不同的環境溫度下，LED電流是唯一的控制參數，其可驗證LED結溫是否符合最大規格。

為了改變通過LED的電流，您需要將環境溫度測量值反饋至LED的驅動電路。設計人員經常使用負溫度係數（NTC）熱敏電阻來測量環境溫度。而這些NTC熱敏電阻會隨環境溫度的變化改變其電阻，因此設計人員需要測量NTC熱敏電阻兩端的電壓，然後將該測量值轉換為溫度。

然而，NTC熱敏電阻的一大問題在於其電阻隨著溫度的升高而非線性地減小。此外，由於電阻非線性地減小，其電流消耗會使溫度呈指數級升高。由於通過LED的電流與溫度成線性比例，因此擁有非線性器件需要一些外部電路或微控制器來線性化NTC熱敏電阻電壓，並正確地調節通過LED的電流。

圖1中對NTC熱敏電阻和模擬溫度感測器方法的使用進行了對比。圖2所示為NTC熱敏電阻電壓相較於LMT87-Q1輸出電壓的非線性。

圖1：NTC熱敏電阻熱折返與模擬溫度感測器熱折返解決方案

圖2：LED驅動器在整個溫度範圍內的電壓輸入

圖2所示為NTC熱敏電阻兩端的電壓與LMT87的輸出電壓之間的差異。將NTC熱敏電阻與10kΩ的電阻器串聯在一起（NTC熱敏電阻的B25/85值為3435K，R25為10kΩ），可計算出NTC熱敏電阻的電壓。

雖然不違反結溫非常重要，但熱折返會使LED的發光度發生改變。發光度實際上就是LED的亮度。LED具有稱為熱滾降的特性，該特性基本上是在高溫下降低的光效率。因此，雖然允許LED的結溫非常高，但不能嚴重違反其最大規格，否則可能會導致亮度低於預期或需要的亮度。

決定LED發光度的另一大主要因素是照明模塊中使用的光學設備。因此，雖然熱折返需要線性運行，您可能需要在不同位置鉗制曲線。在設計系統的熱折返功能時，必須將所有這些動態因素考慮在內。

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