對傳統燈絲型燈泡而言，由燈絲產生的熱溫被適當隔離，不會因直接接觸而進行傳導。就LED照明燈具而言，LED是光源，LED產生的熱，直接接觸到LED燈泡而產生熱傳導。直接接觸是因LED須裝到驅動電路，為移除熱度，須透過散熱或熱管理來將熱溫從LED與驅動電路上排散出去。熱管理或散熱是必要的工作，如此才能讓LED照明燈具持續運作數個小時。

　　舉例來說，將一般燈座上的燈具換成LED燈，例如壁燈或嵌入式吸頂燈，此燈具由一個墻壁上的開關來控制。這種應用的散熱效率不理想，因為大多數標準燈具所發出的熱，是透過熱對流或氣流來排散燈具所發出的熱溫，而壁燈或嵌入式吸頂燈原本的散熱機制是針對一般燈泡所設計。

　　若沒有足夠的熱管理可能導致必須更換故障的LED燈，甚至是整棟建筑物著火的嚴重災難。運用智能型LED燈光控制技術來監視LED燈具的溫度，能讓熱管理的工作大幅簡化，同時因溫度上升時燈具會降低其功率，LED燈具也會更安全。

　　NTC監視溫度　維持LED燈安全

　　NTC電路的目的，是藉由監視LED燈具溫度來提升LED燈具的安全性，并降低設計的復雜度。溫度上升時，控制器會降低亮度，讓LED燈維持在安全范圍。也就是說，當溫度上升時就降低亮度，溫度下降時則提高亮度。

　　為量測LED燈具的溫度變化，可量測隨著NTC改變的電壓，測得電壓與NTC的溫度間有直接關系，當NTC及周圍電路的溫度上升時，NTC的電阻會降低，有兩種基本方法可透過NTC來測出溫度。 第一種方法是把NTC當成電壓分壓電路，系統連上一個已知的電壓，然后量測NTC節點的電壓。當NTC溫度提高時，電阻會下降。電阻下降會導致電壓-分壓比產生變化，NTC節點的電壓也會隨著溫度上升而下降。

　　第二種方法是強制一個已知電流經過NTC，然后量測NTC的電壓。當NTC的溫度提高時，電阻會下降。根據奧姆定律，下降的電阻會造成NTC節點電壓產生變化。當電阻下降且電流維持不變時，NTC節點的電壓也會下降。

　　利用這兩種方法來監視LED燈具的溫度，既簡單且容易實作，藉此可改進運作效率與安全性。圖1顯示兩種方法，利用LED燈作為提高溫度的熱源。

圖1 兩種監視LED燈具溫度的方法。

　　判別溫度過高/LED燈故障　指示器有妙招

　　當LED燈的亮度降低時，必須確知LED燈的輸出亮度下降，究竟是因為溫度過高還是LED燈故障，可運用一個指示器反映亮度下滑的狀況來解決這個問題(圖2)。

　　在這個系統中，亮度下降指示器是一個低功耗的紅光LED燈。當運作中的系統達到最高亮度輸出時，紅光LED燈會關閉。LED燈的溫度上升時，輸出亮度會降低，當輸出亮度下降時，紅光LED燈即開啟。輸出亮度持續下降，紅光LED燈的強度則會相對提高，當輸出亮度下降到最低的強度值，紅光LED燈就會開至最大亮度。

　　當亮度在最低強度且LED燈溫度維持高檔，紅光LED燈可當成警報裝置，以指示系統內發生嚴重問題。在警報模式中，紅光LED燈會持續開啟-關閉-開啟-關閉，而白光LED燈則維持關閉。

　　圖3顯示一個原生LED驅動器及LED控制器，連結一個NTC與上述提及的警報指示。原生LED燈內含一個LED驅動器，用來提供經過LED燈的電流。驅動器本身無法依據溫度來降低亮度，其所提供的任何溫度監視功能僅能用來保護自己，當溫度過高時會完全關閉。

圖3 連結NTC與警報指示的原生LED驅動器及LED控制器

　　LED控制器內含原生型LED驅動器的所有控制功能，并加入智能判斷機制，開發出額外的智能功能，如溫度監視器、通訊及調光控制等。圖中的LED控制器內含多個基本模塊與標示為藍色底的組件，紅色組件對基本運作而言是非必要的，但為配合討論本文的NTC與警報功能，故亦列出。

　　在基本LED燈中加入一個NTC，當溫度達到默認上限時，可在控制的次序下關閉燈光。LED控制器右側的兩個標示為紅色組件--電阻與NTC，在NTC的運作中以第一種方法進行設定。控制器向電阻組件提供精準的電壓，NTC節點的電壓由控制器進行量測，然后轉換成相對系統溫度值。

　　警報組件在LED燈指示溫度正在上升，或已升至一定的上限時，安全機制會指示該燈關閉。LED控制器左側的兩個紅色組件--電阻與LED，設定成基本的指示器LED組態。LED的亮度是由一個脈沖調變(PWM)訊號加以控制，當PWM工作周期提高時，LED燈的亮度亦會隨之提高。

圖2 運用指示器反映亮度下滑狀況，以判別是溫度過高還是LED燈故障。

　　上述的智能型LED燈當顯示“警示”時，作用就像另一個LED燈號。智能型LED燈可利用許多種類的通訊接口，LED“警示”僅是其中之一。其他通訊接口包括電力線通訊(PLC)、數字多任務(DMX)及數字可尋址燈光接口(DALI)等。

　　溫度決定LED燈亮度

　　圖4顯示一個簡單算法，用來監視LED燈的溫度，以及當溫度處在安全范圍時，將亮度調至一個特定值。流程圖中最上方的區塊“開啟電源–啟動系統(Power On–Initialize The System)”，是微控制器啟動的區塊。當所有開關被打開時，電源會導至LED燈，這個區塊會設定LED燈的基本運作、亮度輸出與溫度量測等功能。

圖4 監視LED燈溫度的簡單算法

　　“燈光是否開啟”區塊負責測試燈光是否被關閉，方法是根據一個過溫條件來判斷。測試過程包括判斷開啟的燈光是否正進行簡單位測試。若已設定燈光位，燈光也已開啟，且尚未設定燈光位，則可判斷燈光處在關閉狀態。當首次導通電源，預設狀態下燈光會開啟，位也會被設定。

　　“警示”控制區塊，當達到溫度超高狀態時，該區塊負責控制“開啟-關閉-開啟-關閉”程序，且控制器會關閉LED燈。下個“燈光是否開啟”區塊則會再次啟動測試程序，要離開警示狀態的唯一方法，就是使用墻壁開關切斷電源，然后再次開啟電源。

　　下個區塊“量測溫度”，負責量測NTC節點的電壓。由于NTC通常會隨著溫度呈現非線性的變化，因此測得溫度可與查表中相對應的溫度數據進行比對，這個溫度值會用在下面兩個區塊。

　　“安全溫度”區塊負責判斷LED燈的溫度是否處在安全范圍內，若溫度已達設定的最大值，系統會關閉燈光；若溫度低于允許的最大值，系統會進行測試，分析溫度的穩定度。

　　“關閉燈光”區塊，負責在LED燈溫度超出安全范圍時關閉燈光。下個區塊“燈光是否開啟”則負責重新啟動測試程序。 “溫度改變”區塊負責判斷從上一次亮度調整后，溫度改變的幅度是否足夠，以確保燈光輸出的上升或下降幅度確實足夠；“溫度提高”區塊則負責判斷溫度是否已提高或降低，這兩個區塊是唯一的選擇。

　　“最大亮度”區塊負責判斷LED燈是否設定在最大亮度輸出值，若亮度輸出已達到最大值，“燈光是否