LED燈具失效分析及其電路保護措施

　　雖然許多高端LED驅動(dòng)器件逐漸集成了過(guò)流、過(guò)熱等保護功能，但在許多場(chǎng)合，特別是過(guò)熱保護方面，仍然需要分立元器件方案作為協(xié)同保護方案，以使燈具具有更高的可靠性和更長(cháng)的壽命。

　　PPTC是指高分子聚合物正溫度熱敏電阻，是由聚合物與導電粒子等構成，經(jīng)過(guò)特殊加工后，導電粒子在聚合物中構成鏈狀導電通路。當正常工作電流通過(guò)(或元件處于正常環(huán)境溫度)時(shí)，PPTC呈低阻狀態(tài)。當電路中有異常過(guò)電流通過(guò)(或環(huán)境溫度升高)時(shí)，大電流(或環(huán)境溫度升高)所產(chǎn)生的熱量使聚合物迅速膨脹，切斷了導電粒子所構成的導電通路，PPTC呈高阻狀態(tài)。當電路中過(guò)電流(超溫狀態(tài))排除后，聚合物冷卻，體積恢復正常，其中導電粒子又重新構成導電通路，PPTC又呈初始的低阻狀態(tài)。PPTC的體積小，成本低，可反復使用，實(shí)現了電路保護的自動(dòng)啟動(dòng)和自動(dòng)恢復。

　　在LED照明中，根據燈具應用場(chǎng)合的不同有不同的過(guò)熱保護方式，通常分為兩種。一種方式是達到規定溫度立即啟動(dòng)關(guān)斷保護(圖4)，此種保護通常應用于道路交通信號燈。另一種方式是到一定溫度啟動(dòng)保護，進(jìn)行降電流驅動(dòng)(圖5)，此種保護通常應用于室內照明和道路照明。

　　圖4：泰科LVR系列產(chǎn)品用于交流LED照明系統的過(guò)流、過(guò)溫關(guān)斷保護。

　　圖5：泰科LVR系列產(chǎn)品用于交流LED照明系統的過(guò)流、過(guò)溫降電流保護。

　　泰科電子針對LED照明應用開(kāi)發(fā)了一款PolySwitch產(chǎn)品。該產(chǎn)品在環(huán)境溫度65℃下可以保證350mA電流正常通過(guò)，可在環(huán)境溫度超過(guò)85℃時(shí)進(jìn)行保護，通過(guò)合理設計、配置，可以分別以關(guān)斷或調暗的方式對LED燈具進(jìn)行保護。

　　串并聯(lián)相結合的巨型陣列照明或景觀(guān)燈的過(guò)流和過(guò)熱保護在成本與保護方案的相互平衡中，通常有兩種保護方案可以采用。一是分路保護(圖6)：對多串的LED系統，可以在每隔支路上串聯(lián)一顆PPTC分別進(jìn)行保護。這種方式的好處是可以實(shí)現精確保護，不會(huì )因為某一支路的故障而導致整個(gè)燈具的不工作，保護的可靠性好。二是主干路保護(圖7)：這種保護就是在燈具的主回路上串聯(lián)一顆PPTC，對整個(gè)燈具進(jìn)行保護。這種方式的好處是成本低，占板面積小。

　　圖6：LED陣列分路保護方案