為燈串產(chǎn)品選擇LED開(kāi)路保護器

高功率LED越來(lái)越多地被應用于交通燈、發(fā)光廣告牌、街燈、機場(chǎng)跑道、鐵路道口、醫療/手術(shù)照明和行車(chē)信號中。它們的使用壽命長(cháng)(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)導致的過(guò)電壓、過(guò)熱、甚至是電源反接而造成損壞。

因為L(cháng)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)路保護器。保護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工作。當電路中發(fā)生過(guò)電壓并導致燈串中發(fā)生過(guò)電流時(shí)，或者在電極接反時(shí)，保護器同樣會(huì )作用。

圖1 當一個(gè)LED出現開(kāi)路故障，LED開(kāi)路保護器開(kāi)始導通，

限制其壓降至1.3V，并保持串中剩余部分正常工作。

設計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)路保護器，因為L(cháng)ED開(kāi)路保護器是專(zhuān)為這種應用設計的。如圖1所示，當一個(gè)LED出現開(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)路保護器感測到這一電壓上升，并開(kāi)始導通，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)路保護器具有不同的特性和額定電壓可選。某些保護器被設計成保護燈串中的單個(gè)LED;其它的可以允許設計人員用一個(gè)單一的器件保護兩個(gè)、三個(gè)、四個(gè)或者五個(gè)LED，以節約成本。 前幾年推出的LED開(kāi)路保護器可以提供開(kāi)路LED和雷擊浪涌保護，但是對于ESD事件和極性反接表現卻不是太好。新一代的LED開(kāi)路保護器可以同時(shí)提供這些保護。設計人員應根據應用中的可能故障情況和需要選擇這種器件。

ESD和雷擊保護

ESD在組裝或現場(chǎng)安裝時(shí)能進(jìn)入到LED燈串中。這可能來(lái)自于機器到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驅動(dòng)器并進(jìn)入燈串;或者附近的雷擊可能在LED驅動(dòng)器供電軌上，也可能在接到LED燈串的線(xiàn)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)，這取決于檢測方法。早期的LED開(kāi)路保護器只能抵御前者，但不能抵御后者。新一代的LED開(kāi)路保護器，如Littlefuse PLED 5系列，可以應對在±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

LED燈串受到極性反接影響的最為常見(jiàn)的方式是在現場(chǎng)安裝時(shí)的錯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

護器可以應對在±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)路保護器的模型(例如Littelfuse PLED 5系列)具有1.1到1.6V的反向偏置導通電壓(圖4)，比一個(gè)典型的高功率LED的反向擊穿電壓要小得多(對比其它器件，它們的反向偏置導通電壓和它們的正向偏置導通電壓相似)。