溫度是汽車發(fā)光二極管（LED）前燈和尾燈應(yīng)用中的一大問題。以強電流驅(qū)動LED以產(chǎn)生必要亮度時可能使其暴露在高環(huán)境溫度下。結(jié)合強大的工作電流，這些高環(huán)境溫度將會增加LED結(jié)溫，該溫度通常只能達到150°C。而高結(jié)溫（特別是那些違反數(shù)據(jù)表規(guī)格的結(jié)溫）會損害并縮短LED使用壽命。那么該如何降低LED的結(jié)溫？

以下方程式1表示每個LED中消耗的電功率：

其中Vf代表LED的正向電壓，ILED代表通過LED的電流。方程式2是結(jié)溫的通式：

其中TJ代表結(jié)溫，TA代表環(huán)境溫度，θJA代表以攝氏度/瓦特測量的LED結(jié)點到環(huán)境熱阻。

將電功率方程式代入結(jié)溫方程式得出以下方程式：

LED正向電壓和熱阻都是LED封裝的特點。因此，在不同的環(huán)境溫度下，LED電流是唯一可以用來驗證LED結(jié)溫到底會不會違反最大規(guī)格的控制參數(shù)。

為了更改通過LED的電流，需要將環(huán)境溫度測量反饋到LED的驅(qū)動電路。設(shè)計人員經(jīng)常使用負溫度系數(shù)（NTC）熱敏電阻來測量環(huán)境溫度。具體來說，這些NTC熱敏電阻會隨環(huán)境溫度的改變其電阻數(shù)，因此設(shè)計人員就可以測量NTC熱敏電阻上的電壓，并將該測量值轉(zhuǎn)換為溫度。

然而，NTC熱敏電阻的一大問題是它們的電阻會隨著溫度的升高而發(fā)生非線性降低。此外，由于電阻呈非線性降低，其電流消耗在溫度上將會呈指數(shù)增長。由于通過LED的電流與溫度成線性比例，因此使用非線性器件需要一些外部電路或微控制器對NTC熱敏電阻電壓進行線性化，并適當調(diào)整通過LED的電流。

使用如TI的LMT87-Q1這樣的模擬輸出溫度傳感器集成電路（IC）可產(chǎn)生利用環(huán)境溫度進行跟蹤的電壓，簡化總體溫度測量電路，并使您能夠?qū)崿F(xiàn)線性熱折返曲線。溫度傳感器輸出可直接反饋到產(chǎn)生LED電流的設(shè)備中，從而不用添加外部電路或微控制器來使NTC熱敏電阻輸出線性化。這意味著實現(xiàn)熱折返不需要微控制器，所用的組件也會更少。

圖1對比了NTC熱敏電阻和模擬溫度傳感器方法的使用情況。圖2顯示了相比于LMT87-Q1輸出電壓的NTC熱敏電阻電壓的非線性情況。

圖1：NTC熱敏電阻熱折返對比模擬溫度傳感器熱折返解決方案

圖2：溫度上的電壓輸入到LED驅(qū)動器

圖2顯示了NTC熱敏電阻兩端的電壓差和LMT87的輸出電壓。通過將NTC熱敏電阻與10k?電阻器串聯(lián)，以及將NTC熱敏電阻與數(shù)值為3435K的B25/85和10k?的R25相連來計算NTC熱敏電阻電壓。

雖然熱折返并沒有違反結(jié)溫這點非常重要，但是熱折返會導(dǎo)致LED亮度發(fā)生改變。亮度是指LED實際有多亮。LED具有熱轉(zhuǎn)降特征，基本而言就是高溫下的光效降低。雖然并不完全違反其最大規(guī)格，但允許LED高結(jié)溫可能導(dǎo)致亮度比預(yù)期或需要時更低。

LED亮度的另一個主要因素是照明模塊中使用的光學(xué)元件。因此，當熱折返需要線性運行時，我們可能需要將曲線鉗位放在不同的位置。在設(shè)計系統(tǒng)熱折返時，必須考慮到所有這些動力學(xué)方面的知識。