延長(cháng)壽命：LED損壞的原因和電路保護

　　白光LED屬于電壓敏感型的器件，在實(shí)際工作中是以20mA的電流為上限，但往往會(huì )由于在使用中的各種原因而造成電流增大，如果不采取LED電路保護保護措施，這種增大的電流超過(guò)一定的時(shí)間和幅度后LED就會(huì )損壞。本文主要介紹LED損壞的原因和電路保護。

　　白光LED屬于電壓敏感型的器件，在實(shí)際工作中是以20mA的電流為上限，但往往會(huì )由于在使用中的各種原因而造成電流增大，如果不采取LED電路保護保護措施，這種增大的電流超過(guò)一定的時(shí)間和幅度后LED就會(huì )損壞。

　　造成LED損壞的原因主要有：

　　1、供電電壓的突然升高。讓供電電源電壓突然升高的原因就很多了，例如瞬態(tài)雷擊、開(kāi)關(guān)電源的瞬態(tài)開(kāi)關(guān)噪聲、電網(wǎng)波動(dòng)等過(guò)壓事件引起的過(guò)流，電源的質(zhì)量問(wèn)題，或者用戶(hù)的不當使用等等原因都可能讓供電的電源電壓突然升高。

　　2、線(xiàn)路中某個(gè)元件或印制線(xiàn)條或其它導線(xiàn)的短路而形成LED供電通路的局部短路，使這個(gè)地方的電壓增高。

　　3、某個(gè)LED因為自身的質(zhì)量原因損壞因而形成短路，它原有的電壓降就轉嫁到其它LED上。

　　4、燈具內的溫度過(guò)高，使LED的特性變壞。LED芯片內結溫升高10℃時(shí)，光通量就會(huì )衰減1%，LED就減少壽命50%。

　　5、燈具內部進(jìn)了水，水是導電的。

　　6、在裝配的時(shí)候沒(méi)有做好防靜電的工作，使LED的內部已經(jīng)被靜電所傷害。盡管施加的是正常電壓和電流值，也是極易造成LED的損壞。

　　這些原因都會(huì )造成LED電流的明顯大幅上升，很快LED的芯片就會(huì )因為過(guò)熱而被燒毀。根據我們的經(jīng)驗，LED燒毀后多數是兩極短路，少部分是斷路。每支LED約有3.2V左右的壓降，它燒毀后若是斷路這串LED就

　　如何保護電路呢？

　　1.保護電路中采用保險絲（管）

　　由于保險絲是一次性的，且反應速度慢，效果差、使用麻煩，所以保險絲不適宜用于LED燈成品中，因為L(cháng)ED燈現在主要是在城市的光彩工程和亮化工程。它要求LED保護電路要很苛刻：在超出正常使用電流時(shí)能立即啟動(dòng)保護，讓LED的供電通路就被斷開(kāi)，使LED和電源都能得到保護，在整個(gè)燈正常后又能夠自動(dòng)恢復供電，不影響LED工作。電路不能太復雜體積不能太大，成本還要低。所以采用保險絲的方式實(shí)現起來(lái)很困難。

　　2.使用瞬態(tài)電壓抑制二極管（簡(jiǎn)稱(chēng)TVS）

　　瞬態(tài)電壓抑制二極管是一種二極管形式的高效能保護器件。當它的兩極受到反向瞬態(tài)高能量沖擊時(shí)，能以10的負12次方秒極短時(shí)間的速度，使自己兩極間的高阻立即降低為低阻，吸收高達數千瓦的浪涌功率，把兩極間的電壓箝位在一個(gè)預定的電壓值，有效的保護了電子線(xiàn)路中的精密元器件。瞬態(tài)電壓抑制二極管具有響應時(shí)間快、瞬態(tài)功率大、漏電流低、擊穿電壓偏差一致性好、箝位電壓較易控制、無(wú)損壞極限、體積小等優(yōu)點(diǎn)。

　　但是在實(shí)際使用中會(huì )發(fā)現要尋找滿(mǎn)足要求電壓值的TVS器件很不容易。我愛(ài)方案網(wǎng)（52solution）權威資料說(shuō)明：LED光珠的損壞主要是因為電流過(guò)大使芯片內部過(guò)熱造成的。TVS只能探測過(guò)電壓不能探測過(guò)電流。要選擇合適的電壓保護點(diǎn)很難掌握，這種器件就無(wú)法生產(chǎn)也就很難在實(shí)際中使用。

　　3.選擇自恢復保險絲

　　自恢復保險絲又稱(chēng)為高分子聚合物正溫度熱敏電阻PTC，是由聚合物與導電粒子等構成。在經(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)（或組件處于正常環(huán)境溫度）時(shí)，PTC自恢復保險絲呈低阻狀態(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，也就切斷了導電粒子所構成的導電通路，PTC自恢復保險絲呈高阻狀態(tài)；當電路中過(guò)電流（超溫狀態(tài)）消失后，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，PTC自恢復保險絲又呈初始的低阻狀態(tài)。在正常工作狀態(tài)自恢復保險管的發(fā)熱很小，在異常工作狀態(tài)它的發(fā)熱很高阻值就很大，也就限制了通過(guò)它的電流，從而起到了保護作用。當然這些質(zhì)量靠譜的保險絲可以考慮去深圳電子展（aidzz）等大型專(zhuān)業(yè)展會(huì )上采購。

　　說(shuō)回具體的電路中，我們可以選擇：

　?、俜致繁Ｗo。一般LED燈是分成很多串接支路。我們可以在每個(gè)支路的前面加一支PTC組件分別進(jìn)行保護。這種方式的好處是精確性高，保護的可靠性好。

　?、诳傮w保護。在所有光珠的前面加接一支PTC組件，對整燈進(jìn)行保護。這種方式的好處是簡(jiǎn)單，不占體積。對于民用產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，這種保護在實(shí)際使用中的結果還是令人滿(mǎn)意的。