【淺析】 保護(hù)LED電路的小竅門

我們都知道LED屬于電壓敏感型的器件，它在實際工作中是以20mA的電流為上限，但往往會因為其在使用中的各種原因?qū)е码娏髟龃?，這個時候如果不采取保護(hù)措施，那么這種增大的電流超過一定的時間和幅度后LED就會損壞。下面我們就先來了解LED電路基本概念、LED損壞的因素以及進(jìn)行LED電路的保護(hù)方法。

　　一、LED電路的基本概念

　　LED(Light-Emitting-Diode中文意思為發(fā)光二極管)是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為可見光的半導(dǎo)體，它改變了白熾燈鎢絲發(fā)光與節(jié)能燈三基色粉發(fā)光的原理，而采用電場發(fā)光。據(jù)分析，LED的特點非常明顯，壽命長、光效高、無輻射與低功耗。LED的光譜幾乎全部集中于可見光頻段，其發(fā)光效率可達(dá)80~90%.將LED與普通白熾燈、螺旋節(jié)能燈及T5三基色熒光燈進(jìn)行對比，結(jié)果顯示：普通白熾燈的光效為12lm/W，壽命小于2000小時，螺旋節(jié)能燈的光效為60lm/W，壽命小于8000小時，T5熒光燈則為96lm/W，壽命大約為10000小時，而直徑為5毫米的白光LED為20~28lm/W，壽命可大于100000小時。有人還預(yù)測，未來的LED壽命上限將無窮大。

　　大功率，指發(fā)光工率大，一般指0.5W，1W3W5W或更高的。光強與流明是比小功率大，但同樣散熱也很大，現(xiàn)在大功率都是單顆應(yīng)用，加很大的散熱片。小功率一般是0.06W左右的。插件和食人魚等?，F(xiàn)在LED手電一般是用小功率用的，光散不散，取決于LED的發(fā)光角度，有大角度小角度之分，小角度不散，大角度才散。

　　而有些LED在使用中的各種原因?qū)е码娏髟龃?，這個時候如果不采取保護(hù)措施，那么這種增大的電流超過一定的時間和幅度后LED就會損壞。那么讓我們來具體了解導(dǎo)致LED損壞的具體原因。

　　二、LED損壞的原因主要有：

　　1.電壓的突然升高。

　　2.中某個組件或印制線條或其他導(dǎo)線的短路而形成LED供電通路的局部短路，使這個地方的電壓增高。

　　3.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(zhuǎn)嫁到其他LED上。

　　4.內(nèi)的溫度過高，使LED的特性變壞。

　　5.內(nèi)部進(jìn)了水，水是導(dǎo)電的。

　　6.配的時候沒有做好防靜電的工作，使LED的內(nèi)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。

　　了解了以上造成LED損壞的因素。那么，我該怎么樣進(jìn)行LED電路的保護(hù)呢？　　三、保護(hù)LED電路的方法如下：

　　1.LED電路中采用保險絲(管)

　　由于保險絲是一次性的，且反應(yīng)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LED燈現(xiàn)在主要是在城市的光彩工程和亮化工程。它要求LED保護(hù)電路要很苛刻：在超出正常使用電流時能立即啟動保護(hù)，讓LED的供電通路就被斷開，使LED和電源都能得到保護(hù)，在整個燈正常后又能夠自動恢復(fù)供電，不影響LED工作。電路不能太復(fù)雜體積不能太大，成本還要低。所以采用保險絲的方式實現(xiàn)起來很困難。

　　2.瞬態(tài)電壓抑制二極體(簡稱TVS)

　　瞬態(tài)電壓抑制二極體是一種二極體形式的高效能保護(hù)器件。當(dāng)它的兩極受到反向瞬態(tài)高能量沖擊時，能以10的負(fù)12次方秒極短時間的速度，使自己兩極間的高阻立即降低為低阻，吸收高達(dá)數(shù)千瓦的浪涌功率，把兩極間的電壓鉗位元在一個預(yù)定的電壓值，有效的保護(hù)了電子線路中的精密元器件。瞬態(tài)電壓抑制二極體具有回應(yīng)時間快、瞬態(tài)功率大、漏電流低、擊穿電壓偏差一致性好、鉗位元電壓較易控制、無損壞極限、體積小等優(yōu)點。

　　但是在實際使用中發(fā)現(xiàn)要尋找滿足要求電壓值的TVS器件很不容易。LED光珠的損壞主要是因為電流過大使芯片內(nèi)部過熱造成的。TVS只能探測過電壓不能探測過電流。要選擇合適的電壓保護(hù)點很難掌握，這種器件就無法生產(chǎn)也就很難在實際中使用。

　　3.選擇自恢復(fù)保險絲

　　自恢復(fù)保險絲又稱為高分子聚合物正溫度熱敏電阻PTC，是由聚合物與導(dǎo)電粒子等構(gòu)成。在經(jīng)過特殊加工后，導(dǎo)電粒子在聚合物中構(gòu)成鏈狀導(dǎo)電通路。當(dāng)正常工作電流通過(或元件處于正常環(huán)境溫度)時，PTC自恢復(fù)保險絲呈低阻狀態(tài)；當(dāng)電路中有異常過電流通過(或環(huán)境溫度升高)時，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(dǎo)電粒子所構(gòu)成的導(dǎo)電通路，PTC自恢復(fù)保險絲呈高阻狀態(tài)；當(dāng)電路中過電流(超溫狀態(tài))消失后，聚合物冷卻，體積恢復(fù)正常，其中導(dǎo)電粒子又重新構(gòu)成導(dǎo)電通路，PTC自恢復(fù)保險絲又呈初始的低阻狀態(tài)。在正常工作狀態(tài)自恢復(fù)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，也就限制了通過它的電流，從而起到了保護(hù)作用。

　　在具體的電路中，可以選擇：

　　①分路保護(hù)。一般LED燈是分成很多串接支路。我們可以在每個支路的前面加一支PTC組件分別進(jìn)行保護(hù)。這種方式的好處是精確性高，保護(hù)的可靠性好。

　?、诳傮w保護(hù)。在所有光珠的前面加接一支PTC組件，對整燈進(jìn)行保護(hù)。這種方式的好處是簡單，不占體積。對于民用產(chǎn)品來說，這種保護(hù)在實際使用中的結(jié)果還是令人滿意的。