用热敏电阻打造廉价LED恒流源解决方案
用热敏电阻打造廉价led恒流源解决方案
过流保护热敏电阻
wmzd系列专门为led照明做温度补偿的电阻，采用热敏电阻补偿法的led恒流源，具有电路简洁，可靠性好,组合方便，经济实用，适用各种led头灯，日光灯，路灯；车船灯,太阳能led庭院灯；led显示屏等对恒流的需求。是专门针对led照明出现的由于温度引起的led pn结电压vf下降，即-2mv/℃,称为pn结的负温效应。该特性在发光应用上是个致命的缺陷，直接影响到led器件的发光效率、发光亮度、发光色度。比如，常温25℃时led最佳工作电流20ma，当环境温度升高到85℃时，pn结电压vf下降,工作电流急剧增加到35ma～37ma,此时电流的增加并不会产生亮度的增加，称为亮度饱和。更为严重的是，温度的上升，引起光谱波长的偏移，造成色差。如长时工作在此高温区还将引起器件老化，发光亮度逐步衰减。同样，当环境温度下降至-40℃时，结电压vf上升，最佳工作电流将从20ma减小到8ma~10ma，发光亮度也随电流的减少而降低，达不到应用场所所需的照度。
为了避免上述特性带来的不足，一般在led灯的相关产品上，通常采用如下措施：1.将led装在散热板上，或风机风冷降温。2.led采用恒流源的供电方式，不因led随温度上升引起使回生电流增加，防止pn结恶性升温。或这两种方法并用。实践证明，这两种方法用于大功率led灯（如广告背景灯、街灯）。确实是行之有效的措施。但当led灯进入寻常百姓家就碰到如下问题了：散热板和风冷能否集成在一个普通灯头的空间内；采用集成电路或诸多元器件组成的恒流源电路，它的寿命不取于led，而取决整个系统的某块“短板”；有没有吸引眼球的价格。用热敏电阻补偿法来解决led恒流源问题，既经济又实用。
我公司生产了一种具有正温度系数的热敏电阻与负温度特性的led串联，组成一个温度系数极小的电阻型负载。一旦工作电压确定后，串联回路中的电流，将不会随温度变化而变化。通俗地说，当led随温度升高电流增加时，热敏电阻也随温度下降电阻变小，阻止了回路电流的减少。如果匹配得当，当环境温度在-40℃~85℃范围内变化，见图1。
2:应用:
从图1可见，采用热敏电阻温度补偿方法与采用集成电路等元件组成的恒源相比，热敏电阻温度补偿法只用1个热敏电阻元件就可解决led恒流源问题，其价格、体积、寿命等优势不言而喻。我们采用的这种正温度热敏电阻wmzd，专为led应用而研制的，其常用规格见表1，下面介绍一下该热敏电阻的应用特性。
20ma led恒流源wmzd-a20的应用
我们可以用1只wmzd-a20与5只led（20ma）串联组成一个标准单元，它的led恒流源电流20ma，工作电压u=3v+5×3.4v=20.0v。3v是wmzd-a20电阻压降，3.4v是led的正向导通电压(或2.8v~4.2v),它的恒流特性见图1中的电流曲线ii。
3.产品外形图片
应用电路与制作
注：用热敏电阻解决led因温度变化而不能恒流的方案，使用本方案交流、直流电源均可，本方案不能解决供电电压变化引起的led电流变化，仅对电源电压比较恒定的情况下有效，电压波动范围不能超过10%。如果电压波动超过10%应采取相应的稳压措施。比如220vac(200vac~240vac)，（交流电源只需要整流，不需要滤波）直流电电源4.5vdc(4.0~5.0vdc),超过这个电压波动范围,要采用稳压措施。
与一般led恒流源相比，该标准单元有不怕负载开路的优点，也不怕负载短路，当短接5个led后，回路电流急剧上升，引起wmzd温升，wmzd阻值迅速增大，可有效阻止电流继续上升。经过反复实验后发现，负载短路后，短路电流可由130 ma迅速下降到60 ma的稳定值，如在电源的允许范围内，不会损坏电源。
由多个5a20标准单元的串联组合，即可支持一定数量的led，并获得相应的工作电压，比如用10个标准单元相串联的电路，可支持50个led，灯，工作电压可接近200v。
型号
恒流电流 单元工作电压 单元电路
wmzd-a20 20ma 3v+vfx5
wmzd-a30 30ma 3v+vfx5
wmzd-b100 100ma 0.65v+vf
wmzd-b300 300ma 0.5v+vf
也可以直接驱动一颗300ma大功率led
wmzd-b350 350ma 0.5v+vf 两个wmzd-b350并联可以直接驱动一颗700ma的大功率led
vf为led20ma时的导通电压
100ma led恒流源wmzd-b100的应用 1只wmzd-b100与5只并联的led （20ma）串联可以组成一个标准单元，它的led恒流电流为100 ma，工作电压u=0.65v+3.4v=4.05v,0.65v是wmzd-b100的电阻压降,3.4v是led后,短路电流可由600 ma迅速下降280 ma稳定值。
如果要增添led的数量，可用多个标准单元并联组合，如下图2个b100并联可以驱动10个20ma的led灯，如果要提高工作电压，可用多个标准单元的串联组合。如下图2个单元串联，供电电压为一个单元的2倍，依次类推。
wmzd-b100，wmzd-b300，wmzd-b350的扩展应用 典型的电路连接方法见下图，用2只b100电阻并联扩展成200ma led恒流源，用于200ma的大功率led，工作电压u=0.65v+vf。3只b100并联可扩展成300ma恒流源，用于300ma的大功率led，工作电压u=0.65v+vf，以此类推。用2只b300电阻并联扩展成600ma led恒流源，用于600ma的大功率led，工作电压u=0.50v+vf。3只b300并联可扩展成900ma恒流源，用于900ma的大功率led，工作电压u=0.50v+vf，以此类推。
wmzd的电流过补偿保护特性
热敏电阻wmzd还具有电流过补偿特性，即热敏电阻的正温变化率大于发光管的负温效应成为过补偿，图3所示是一条随温度上升而减少的下陡曲线。这一点与led的另一典型特性是一致的，即允许电流在40℃后随温度上升相应减少，使led的功耗控制在额定范围内，确保led的最长寿命。wmzd电流过补偿保护特性，正好可以满足led对电流的要求，这也是一般的led恒流源不具备的。
过补偿保护应用在以下几处更显优势：1.全年或每天环境温差大，如室外照明的街灯、广告灯、车灯；2.低电压大电流led灯（wmzd-b100具有低内阻、小压降）；3.价高的大功率led单个保护。
wmzd过补偿保护特性的典型应用电路接法见图4，与标准单元串联一个相同型号的wmzd热敏电阻，即可发挥过补偿作用，如果增加2个或3个wmzd热敏电阻会加深补偿作用，但如果实偿太深，常温下led电流地低，会影响发光效率。我们可以通过实验，选出保护功能与发光效率兼顾的最佳方案。下图为，采用2r和3r的电流温度对照图。 该电流特性正好满足了led在40℃以上电流相应的减少，使led的功耗在而定的范围内，确保最长寿命。 应用问答 问1、用单元电路进行积木式组合时对电路的要求。 答： 由n个单元电路串联后的工作电压之和，确定直流电源的输出电压，由n路单元电路的电流之和，确定直流电源的输出电流，如采用输入电压有较大变化的220v ac/dc转换的直流电源，请考虑稳压措施。 问2、wmzd单元电路中的led数目能否增减，会影响恒流特性吗？ 答： 型号wmzd-a20 wmzd指驱动型正温热敏点电阻，a指串联，20指20ma，这是最佳组合，如串联3只或4只led恒流曲线是一条下陡的曲线（过补偿曲线）完全可以应用；如串联6只或7只led恒流曲线是一条上翘的曲线（欠补偿曲线），组合后进行检测，如在高温80℃时，回路电流不超过25ma led的最大值仍然可以用，新组合单元的工作电压u=3v+vfxn工作电流20ma。 型号wmzd-b100 wmzd指驱动型正温热敏点电阻，b指并联，100指100ma，这是最佳组合，如并联3只或4只led恒流曲线是一条下陡的曲线（过补偿曲线）完全可以应用；如并联6只或7只led恒流曲线是一条上翘的曲线（欠补偿曲线），组合后进行试验检测，回路电流在高温80℃时还在额定值内 仍然可用，新组合单元的工作电压这样确定，用可调式直流电源接入新组成的单元电路，将回路的电流调到最佳值（n个led电流值之和），对应的电压即工作电压u。 问3、采用标准直流电源24v、12v、9v、4.5v时如何组和应用 答：原则上先考虑单元电路的串联个数，后选择led的vf电压。 例1 12v电源：应采用3个wmzd-b100单元电路串联，单元电路典压为12v/3=4v,4v-0.65v(b100的压降)=3.35v，应选用3.3v或者3.4v的led（该方也法适用于24v电源）。 例2 4.5v电源：应采用1个wmzd-b100单元电路串联，单元电路典压为4.5v-0.65v(b100的压降)=3.85v，应选用3.8v或者3.9v的led（该方法适也用于9v电源）。 问4、 4.5v电源和vf=3.4v的led有没有选择的余地？如何组合？ 答：应采用1个wmzd-b100单元电路，它的工作电压为3.4+0.65v(b100的压降)=4.05v，在串联上一个单独的wmzd-b100电阻，总电压为4.05+0.65v(b100的压降)=4.7v，完全可以接入4.5v标准电源，它的恒流曲线是一条下陡的曲线（过补偿曲线）完全可以应用。（参见图3过补偿曲线） 问5、组合后的led灯如何测试它的效果？ 答：采用热敏电阻补偿法的led恒流源，具有电路简洁，组合方便，适用于各种需求。应用中的检测方法也很简单，只用一支电流表串在回路中，在常温20℃∽30℃时调好最佳工作电流（20ma或者30ma），并做好记录，在低温-40℃记下电流值，在高温80℃寄下电流值，三点温度对比一般电流误差值在10%以内，即为合格。利用温度表、冰箱、暖风机或者电吹风就可以把制作好的led灯性能进行检验，该应用组合变化无穷，可自我鉴定，相信你会把它应用的更好 问6、如何在市电220v中直接使用wmzd热敏电阻对led进行恒流控制？ 答：如果电网电压波动不超过7%，即可不使用稳压电路，超过7%就要进行稳压处理，成本将大大增加。 1.按照下图接好电路，用万用表ma档串入电流校测点中，接通220v市电，串联回路电流应在18-22ma时即合格,如偏差较大如15ma和25ma,是因所选用的led电压差异,可在最后一组单元里增、减led数量,达到20ma左右的额定值。 2.用调压器将220v升至235v(220vx1.07倍),串联回路电流不应大于25ma,如大于25ma,应增加led题数,直至将电流降到25ma以下。 3.led可以脉动电流驱动发光,不会产生频闪现象,不需用电容滤波,不用电容可防止因电容击穿造成短路故障。 4.制成产品后,可用电热吹风,温度计升温到80℃观察电流变化,不大于25ma即合格. 点击下载wmzd热敏电阻在led恒流源中的应用资料 制作样品图片 1、台灯照 2、路灯照 3、头灯照
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为了避免上述特性带来的不足，一般在led灯的相关产品上，通常采用如下措施：1.将led装在散热板上，或风机风冷降温。2.led采用恒流源的供电方式，不因led随温度上升引起使回生电流增加，防止pn结恶性升温。或这两种方法并用。实践证明，这两种方法用于大功率led灯（如广告背景灯、街灯）。确实是行之有效的措施。但当led灯进入寻常百姓家就碰到如下问题了：散热板和风冷能否集成在一个普通灯头的空间内；采用集成电路或诸多元器件组成的恒流源电路，它的寿命不取于led，而取决整个系统的某块“短板”；有没有吸引眼球的价格。用热敏电阻补偿法来解决led恒流源问题，既经济又实用。
我公司生产了一种具有正温度系数的热敏电阻与负温度特性的led串联，组成一个温度系数极小的电阻型负载。一旦工作电压确定后，串联回路中的电流，将不会随温度变化而变化。通俗地说，当led随温度升高电流增加时，热敏电阻也随温度下降电阻变小，阻止了回路电流的减少。如果匹配得当，当环境温度在-40℃~85℃范围内变化，见图1。
2:应用:
从图1可见，采用热敏电阻温度补偿方法与采用集成电路等元件组成的恒源相比，热敏电阻温度补偿法只用1个热敏电阻元件就可解决led恒流源问题，其价格、体积、寿命等优势不言而喻。我们采用的这种正温度热敏电阻wmzd，专为led应用而研制的，其常用规格见表1，下面介绍一下该热敏电阻的应用特性。
20ma led恒流源wmzd-a20的应用
我们可以用1只wmzd-a20与5只led（20ma）串联组成一个标准单元，它的led恒流源电流20ma，工作电压u=3v+5×3.4v=20.0v。3v是wmzd-a20电阻压降，3.4v是led的正向导通电压(或2.8v~4.2v),它的恒流特性见图1中的电流曲线ii。
3.产品外形图片
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注：用热敏电阻解决led因温度变化而不能恒流的方案，使用本方案交流、直流电源均可，本方案不能解决供电电压变化引起的led电流变化，仅对电源电压比较恒定的情况下有效，电压波动范围不能超过10%。如果电压波动超过10%应采取相应的稳压措施。比如220vac(200vac~240vac)，（交流电源只需要整流，不需要滤波）直流电电源4.5vdc(4.0~5.0vdc),超过这个电压波动范围,要采用稳压措施。
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由多个5a20标准单元的串联组合，即可支持一定数量的led，并获得相应的工作电压，比如用10个标准单元相串联的电路，可支持50个led，灯，工作电压可接近200v。
型号
恒流电流 单元工作电压 单元电路
wmzd-a20 20ma 3v+vfx5
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wmzd-b100 100ma 0.65v+vf
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100ma led恒流源wmzd-b100的应用 1只wmzd-b100与5只并联的led （20ma）串联可以组成一个标准单元，它的led恒流电流为100 ma，工作电压u=0.65v+3.4v=4.05v,0.65v是wmzd-b100的电阻压降,3.4v是led后,短路电流可由600 ma迅速下降280 ma稳定值。
如果要增添led的数量，可用多个标准单元并联组合，如下图2个b100并联可以驱动10个20ma的led灯，如果要提高工作电压，可用多个标准单元的串联组合。如下图2个单元串联，供电电压为一个单元的2倍，依次类推。
wmzd-b100，wmzd-b300，wmzd-b350的扩展应用 典型的电路连接方法见下图，用2只b100电阻并联扩展成200ma led恒流源，用于200ma的大功率led，工作电压u=0.65v+vf。3只b100并联可扩展成300ma恒流源，用于300ma的大功率led，工作电压u=0.65v+vf，以此类推。用2只b300电阻并联扩展成600ma led恒流源，用于600ma的大功率led，工作电压u=0.50v+vf。3只b300并联可扩展成900ma恒流源，用于900ma的大功率led，工作电压u=0.50v+vf，以此类推。
wmzd的电流过补偿保护特性
热敏电阻wmzd还具有电流过补偿特性，即热敏电阻的正温变化率大于发光管的负温效应成为过补偿，图3所示是一条随温度上升而减少的下陡曲线。这一点与led的另一典型特性是一致的，即允许电流在40℃后随温度上升相应减少，使led的功耗控制在额定范围内，确保led的最长寿命。wmzd电流过补偿保护特性，正好可以满足led对电流的要求，这也是一般的led恒流源不具备的。
过补偿保护应用在以下几处更显优势：1.全年或每天环境温差大，如室外照明的街灯、广告灯、车灯；2.低电压大电流led灯（wmzd-b100具有低内阻、小压降）；3.价高的大功率led单个保护。
wmzd过补偿保护特性的典型应用电路接法见图4，与标准单元串联一个相同型号的wmzd热敏电阻，即可发挥过补偿作用，如果增加2个或3个wmzd热敏电阻会加深补偿作用，但如果实偿太深，常温下led电流地低，会影响发光效率。我们可以通过实验，选出保护功能与发光效率兼顾的最佳方案。下图为，采用2r和3r的电流温度对照图。 该电流特性正好满足了led在40℃以上电流相应的减少，使led的功耗在而定的范围内，确保最长寿命。 应用问答 问1、用单元电路进行积木式组合时对电路的要求。 答： 由n个单元电路串联后的工作电压之和，确定直流电源的输出电压，由n路单元电路的电流之和，确定直流电源的输出电流，如采用输入电压有较大变化的220v ac/dc转换的直流电源，请考虑稳压措施。 问2、wmzd单元电路中的led数目能否增减，会影响恒流特性吗？ 答： 型号wmzd-a20 wmzd指驱动型正温热敏点电阻，a指串联，20指20ma，这是最佳组合，如串联3只或4只led恒流曲线是一条下陡的曲线（过补偿曲线）完全可以应用；如串联6只或7只led恒流曲线是一条上翘的曲线（欠补偿曲线），组合后进行检测，如在高温80℃时，回路电流不超过25ma led的最大值仍然可以用，新组合单元的工作电压u=3v+vfxn工作电流20ma。 型号wmzd-b100 wmzd指驱动型正温热敏点电阻，b指并联，100指100ma，这是最佳组合，如并联3只或4只led恒流曲线是一条下陡的曲线（过补偿曲线）完全可以应用；如并联6只或7只led恒流曲线是一条上翘的曲线（欠补偿曲线），组合后进行试验检测，回路电流在高温80℃时还在额定值内 仍然可用，新组合单元的工作电压这样确定，用可调式直流电源接入新组成的单元电路，将回路的电流调到最佳值（n个led电流值之和），对应的电压即工作电压u。 问3、采用标准直流电源24v、12v、9v、4.5v时如何组和应用 答：原则上先考虑单元电路的串联个数，后选择led的vf电压。 例1 12v电源：应采用3个wmzd-b100单元电路串联，单元电路典压为12v/3=4v,4v-0.65v(b100的压降)=3.35v，应选用3.3v或者3.4v的led（该方也法适用于24v电源）。 例2 4.5v电源：应采用1个wmzd-b100单元电路串联，单元电路典压为4.5v-0.65v(b100的压降)=3.85v，应选用3.8v或者3.9v的led（该方法适也用于9v电源）。 问4、 4.5v电源和vf=3.4v的led有没有选择的余地？如何组合？ 答：应采用1个wmzd-b100单元电路，它的工作电压为3.4+0.65v(b100的压降)=4.05v，在串联上一个单独的wmzd-b100电阻，总电压为4.05+0.65v(b100的压降)=4.7v，完全可以接入4.5v标准电源，它的恒流曲线是一条下陡的曲线（过补偿曲线）完全可以应用。（参见图3过补偿曲线） 问5、组合后的led灯如何测试它的效果？ 答：采用热敏电阻补偿法的led恒流源，具有电路简洁，组合方便，适用于各种需求。应用中的检测方法也很简单，只用一支电流表串在回路中，在常温20℃∽30℃时调好最佳工作电流（20ma或者30ma），并做好记录，在低温-40℃记下电流值，在高温80℃寄下电流值，三点温度对比一般电流误差值在10%以内，即为合格。利用温度表、冰箱、暖风机或者电吹风就可以把制作好的led灯性能进行检验，该应用组合变化无穷，可自我鉴定，相信你会把它应用的更好 问6、如何在市电220v中直接使用wmzd热敏电阻对led进行恒流控制？ 答：如果电网电压波动不超过7%，即可不使用稳压电路，超过7%就要进行稳压处理，成本将大大增加。 1.按照下图接好电路，用万用表ma档串入电流校测点中，接通220v市电，串联回路电流应在18-22ma时即合格,如偏差较大如15ma和25ma,是因所选用的led电压差异,可在最后一组单元里增、减led数量,达到20ma左右的额定值。 2.用调压器将220v升至235v(220vx1.07倍),串联回路电流不应大于25ma,如大于25ma,应增加led题数,直至将电流降到25ma以下。 3.led可以脉动电流驱动发光,不会产生频闪现象,不需用电容滤波,不用电容可防止因电容击穿造成短路故障。 4.制成产品后,可用电热吹风,温度计升温到80℃观察电流变化,不大于25ma即合格. 点击下载wmzd热敏电阻在led恒流源中的应用资料 制作样品图片 1、台灯照 2、路灯照 3、头灯照
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