為燈串產(chǎn)品選擇LED開(kāi)路保護(hù)器

高功率LED越來(lái)越多地被應(yīng)用于交通燈、發(fā)光廣告牌、街燈、機(jī)場(chǎng)跑道、鐵路道口、醫(yī)療/手術(shù)照明和行車信號(hào)中。它們的使用壽命長(zhǎng)(高功率白光LED通常具有35000到50000小時(shí)的壽命)，功耗低。但是，LED也會(huì)因雷擊、靜電放電(ESD)導(dǎo)致的過(guò)電壓、過(guò)熱、甚至是電源反接而造成損壞。

因?yàn)長(zhǎng)ED通常串聯(lián)在燈串中，如果燈串中一個(gè)LED因故障開(kāi)路，串中的所有LED都會(huì)熄滅。(如果一個(gè)LED短路，那么燈串的其它部位將基本不受影響。)現(xiàn)在所需要的是某種能在一個(gè)LED因故障開(kāi)路情況下保持串中其它LED正常工作的方式，并能同時(shí)防止其他電氣故障。

令人高興的是有這樣一種器件：LED開(kāi)路保護(hù)器。保護(hù)器可以與燈串中的每個(gè)LED并聯(lián)，它可以旁路發(fā)生開(kāi)路故障的LED，以保持燈串的其余部分繼續(xù)工作。當(dāng)電路中發(fā)生過(guò)電壓并導(dǎo)致燈串中發(fā)生過(guò)電流時(shí)，或者在電極接反時(shí)，保護(hù)器同樣會(huì)作用。

圖1 當(dāng)一個(gè)LED出現(xiàn)開(kāi)路故障，LED開(kāi)路保護(hù)器開(kāi)始導(dǎo)通，

限制其壓降至1.3V，并保持串中剩余部分正常工作。

設(shè)計(jì)人員為了做到這一點(diǎn)嘗試了許多器件——如齊納二極管、金屬氧化物壓敏電阻和可控硅整流器——但都不及LED開(kāi)路保護(hù)器，因?yàn)長(zhǎng)ED開(kāi)路保護(hù)器是專為這種應(yīng)用設(shè)計(jì)的。如圖1所示，當(dāng)一個(gè)LED出現(xiàn)開(kāi)路故障，其兩端的電壓試圖上升到電源的恒流輸出電壓。LED開(kāi)路保護(hù)器感測(cè)到這一電壓上升，并開(kāi)始導(dǎo)通，限制其壓降至1.3V左右，以保持燈串的其余部分正常工作。

LED開(kāi)路保護(hù)器具有不同的特性和額定電壓可選。某些保護(hù)器被設(shè)計(jì)成保護(hù)燈串中的單個(gè)LED;其它的可以允許設(shè)計(jì)人員用一個(gè)單一的器件保護(hù)兩個(gè)、三個(gè)、四個(gè)或者五個(gè)LED，以節(jié)約成本。 前幾年推出的LED開(kāi)路保護(hù)器可以提供開(kāi)路LED和雷擊浪涌保護(hù)，但是對(duì)于ESD事件和極性反接表現(xiàn)卻不是太好。新一代的LED開(kāi)路保護(hù)器可以同時(shí)提供這些保護(hù)。設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)應(yīng)用中的可能故障情況和需要選擇這種器件。

ESD和雷擊保護(hù)

ESD在組裝或現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)能進(jìn)入到LED燈串中。這可能來(lái)自于機(jī)器到LED燈串或者人體接觸到LED燈串。 雷電可以通過(guò)兩種方式進(jìn)入到LED燈串：附件的雷擊可能會(huì)在電源中造成瞬變，可以耦合至LED驅(qū)動(dòng)器并進(jìn)入燈串;或者附近的雷擊可能在LED驅(qū)動(dòng)器供電軌上，也可能在接到LED燈串的線路上造成電氣瞬變。

雷擊浪涌具有8到10微秒的上升時(shí)間(如圖2)，而ESD事件的上升時(shí)間僅有幾納秒(圖3)，這取決于檢測(cè)方法。早期的LED開(kāi)路保護(hù)器只能抵御前者，但不能抵御后者。新一代的LED開(kāi)路保護(hù)器，如Littlefuse PLED 5系列，可以應(yīng)對(duì)在±15kV空氣放電、±8kV接觸放電的ESD事件，以及±40A 5/50 ns的EFT事件(快速脈沖群)。

圖2 雷電沖擊具有8到10微秒的上升時(shí)間

極性反接保護(hù)

LED燈串受到極性反接影響的最為常見(jiàn)的方式是在現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)的錯(cuò)誤的燈串放置或方向： LED燈串反向通電。

圖3 ESD事件具有幾納秒的上升時(shí)間。新一代的LED開(kāi)路保

護(hù)器可以應(yīng)對(duì)在±15kV空氣放電、±8kV接觸放電的ESD

事件，以及±40A 5/50 ns的EFT事件(快速脈沖群)。

一些LED開(kāi)路保護(hù)器的模型(例如Littelfuse PLED 5系列)具有1.1到1.6V的反向偏置導(dǎo)通電壓(圖4)，比一個(gè)典型的高功率LED的反向擊穿電壓要小得多(對(duì)比其它器件，它們的反向偏置導(dǎo)通電壓和它們的正向偏置導(dǎo)通電壓相似)。[!--empirenews.page--]

圖4 Littelfuse PLED 5 LED開(kāi)路保護(hù)器具有1.1到1.6V的反向

偏置導(dǎo)通電壓，可以提供極性反接保護(hù)。

當(dāng)一個(gè)裝有PLED5的LED燈串被反向通上電源時(shí)，所有保護(hù)器都會(huì)開(kāi)始導(dǎo)通，將這些被保護(hù)的LED上的電流分流以保護(hù)它們不受傷害。在反向電極糾正之后，保護(hù)器會(huì)關(guān)閉，LED正常工作。

選擇LED開(kāi)路保護(hù)器

在選擇合適的LED開(kāi)路保護(hù)器之前，需要做以下三個(gè)初步評(píng)估：

• 成本：保護(hù)方案是什么?

在LED保護(hù)器件中，例如Littelfuse PLED 9系列到18系列，可以允許通過(guò)使用單獨(dú)一個(gè)器件來(lái)保護(hù)兩個(gè)、三個(gè)、四個(gè)或五個(gè)LED，從而降低成本。代價(jià)是，如果一個(gè)LED失效，所有由該器件保護(hù)的LED燈全部會(huì)熄滅。對(duì)于像街道照明這樣的應(yīng)用，這很可能是可以接受的。但如果需要解決在燈串中出現(xiàn)暗點(diǎn)的問(wèn)題時(shí)(例如在照明廣告招牌中)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該使用能夠保護(hù)每一個(gè)獨(dú)立LED的PLED5系列或PLED6系列。

• 危害特性：LED是否安裝在戶外并可能會(huì)受到附近雷擊?進(jìn)行安裝的人員是否能確保使用正確的ESD保護(hù)措施(接地等)，或他們沒(méi)有在這些應(yīng)注意事項(xiàng)上受過(guò)充分培訓(xùn)?

如果這些問(wèn)題都有可能發(fā)生，那么請(qǐng)使用能提供雷擊、EDS和電極反接保護(hù)的保護(hù)器，如PLED5.

• 應(yīng)用的重要性：LED燈串的全部或部分故障是否會(huì)危及人類的生命和財(cái)產(chǎn)安全，抑或僅僅是帶來(lái)了不便?

對(duì)于關(guān)鍵裝置，在燈串中每個(gè)LED上并聯(lián)使用保護(hù)器，如PLED5或PLED6。