串聯(lián)LED照明電路保護(hù)的優(yōu)化策略匯總

　　許多戶外應(yīng)用位于離開地面的位置，因此，一個(gè)小的事故就會(huì)變成一個(gè)大的問題。串聯(lián)中，單個(gè)高亮度LED開路故障可能導(dǎo)致重大費(fèi)用與不便，原因是必須對(duì)整個(gè)裝配進(jìn)行維修。

　　潛在的LED旁路保護(hù)裝置分析

　　為了保護(hù)單個(gè)高亮度LED，并防止整個(gè)高亮度LED串聯(lián)串在單個(gè)高亮度LED出現(xiàn)故障時(shí)熄滅，在高亮度LED終端必須安裝旁路保護(hù)裝置。有許多裝置可以考慮，包括壓敏電阻、可控硅整流器、穩(wěn)壓二極管、聚合靜電放電保護(hù)器及LED開路保護(hù)器。

　　壓敏電阻：

　　這些裝置最適合于相對(duì)高能的電源線路瞬變，特別是雷擊及大型電感負(fù)荷轉(zhuǎn)換造成的瞬變。很遺憾，這些裝置不能作出快速反應(yīng)，無(wú)法保護(hù)LED免受低級(jí)別瞬變(可能造成LED故障)的危害。除該缺點(diǎn)外，如果LED出現(xiàn)故障形成開路，壓敏電阻不能為電流提供路徑，因此整個(gè)LED串將關(guān)閉。壓敏電阻產(chǎn)生的熱對(duì)發(fā)光二極管也可能是一個(gè)問題。

　　可控硅整流器：

　　在出現(xiàn)故障的發(fā)光二極管附近，可控硅整流器可按路徑發(fā)送電流，以保持LED串的其余部分發(fā)光。但是，這些裝置是一些大型裝置，它們通常需要電阻式分壓，以設(shè)置觸發(fā)電壓。不同溫度上，可控硅整流器觸發(fā)電壓的變化可能會(huì)非常大。此外，反向阻斷電壓太高，因此，可控硅整流器不能提供反極性保護(hù)。

　　穩(wěn)壓二極管：

　　盡管穩(wěn)壓二極管通常比可控硅整流器小得多，但仍舊存在其他問題。當(dāng)一個(gè)LED出現(xiàn)故障形成開路時(shí)，穩(wěn)壓二極管必須引導(dǎo)串聯(lián)燈串中的所有電流。大部分穩(wěn)壓二極管有相對(duì)較低的電流額定值，因此它們的壽命在該種類型的應(yīng)用中比較短。穩(wěn)壓二極管也會(huì)引起微環(huán)境熱事件，該事件可能會(huì)導(dǎo)致進(jìn)一步的LED故障。

　　高分子聚合物ESD保護(hù)器：

　　通常這些設(shè)備是專用于高速數(shù)字電路，不是用于直流線路的保護(hù)，與LED串的情況一樣。與硅裝置相比，它們有較高的動(dòng)態(tài)電阻，因此它們的鉗位電壓太高，不能保護(hù)易碎的LED。此外，它們不能提供過載保護(hù)，也不能提供反極性保護(hù)。　　LED開路保護(hù)器：

　　這些裝置是特別設(shè)計(jì)用于保持串聯(lián)LED燈串的其余部分，在一個(gè)LED出現(xiàn)故障時(shí)，仍能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)。它們是緊湊的硅基裝置，安裝在每個(gè)LED終端。作為旁路裝置，它們能夠在開路LED周圍，按路徑發(fā)送電流，保持LED串的其余部分仍能夠照明。一些LED開路保護(hù)器還提供靜電放電/照明及反極性保護(hù)，這樣可以減少照明電路成本，消除對(duì)附加保護(hù)組件的需求。

　　LED開路保護(hù)器運(yùn)作

　　LED開路保護(hù)器是安裝在LED上內(nèi)部觸發(fā)的兩個(gè)終端裝置，如果LED自身修復(fù)或被更換，它會(huì)自動(dòng)重置。這種保護(hù)器是電壓觸發(fā)開關(guān)，漏電量低，與微安開關(guān)相似，當(dāng)它被觸發(fā)時(shí)(圖3)，就變成低阻抗的微安開關(guān)，可最大限度地減少功率消耗。通路狀態(tài)的LED下降約0.7V，這并不足以打開保護(hù)器裝置。一旦有一個(gè)LED出現(xiàn)故障形成開路，有足夠的電路電壓來觸發(fā)保護(hù)器至通路狀態(tài)(恒流輸出電壓由LED驅(qū)動(dòng)電路提供)。圖3中描述的PLED6系列也是以內(nèi)置抗浪涌為特征的，有助于保護(hù)LED免受附近雷擊或靜電放電事件引發(fā)的浪涌。

圖4：典型的LED開路保護(hù)器 V-I 特征。

　　拿Littelfuse PLED6系列裝置作為典型LED開路保護(hù)器為例，圖4顯示了關(guān)鍵的參數(shù)為VBR，IS，IH，IT與VT。如V-I曲線所示，VBR定義了該裝置的斷開電壓額定值至擊穿電壓額定值之間的區(qū)域。在斷開狀態(tài)下，VBR是可以應(yīng)用于該裝置的直流與交流電壓的連續(xù)峰值組合，這導(dǎo)致了通過該裝置的電流小于5μA(從6至33V DC的各類最低VBR額定值都是可行的)。IS是電流值，當(dāng)應(yīng)用最低VBR時(shí)，它可導(dǎo)致裝置從斷開狀態(tài)切換到通路狀態(tài)。通常，IS最大值為100mA。吸持電流(IH)是維持裝置處于通路狀態(tài)時(shí)的最低電流需求(通常為5mA)。通路狀態(tài)電壓(VT)是全傳導(dǎo)期間穿過裝置的最大電壓。IT是在通路狀態(tài)下，兩秒內(nèi)可以通過裝置的最大電流額定值(最大值為1A)。通常，LED串電流要遠(yuǎn)低于該值，這樣可使得LED開路保護(hù)器繼續(xù)保持下去。

　　理想情況下，在LED開路保護(hù)方案中，每個(gè)LED都有一個(gè)保護(hù)裝置。但是，“預(yù)算”保護(hù)方案可能發(fā)揮作用。例如，當(dāng)選擇適當(dāng)?shù)腖ED開路裝置時(shí)，可以在串聯(lián)中的兩個(gè)LED上安裝一個(gè)PLED。一個(gè)LED故障會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)LED變暗，但這削減了一半的保護(hù)成本。

　　結(jié)論

　　照明設(shè)備制造商正在向生產(chǎn)LED進(jìn)行轉(zhuǎn)型，因?yàn)長(zhǎng)ED設(shè)備成本低，性能高，維護(hù)少，