串聯LED照明電路保護的優化策略匯總

　　許多戶外應用位于離開地面的位置，因此，一個小的事故就會變成一個大的問題。串聯中，單個高亮度LED開路故障可能導致重大費用與不便，原因是必須對整個裝配進行維修。

　　潛在的LED旁路保護裝置分析

　　為了保護單個高亮度LED，并防止整個高亮度LED串聯串在單個高亮度LED出現故障時熄滅，在高亮度LED終端必須安裝旁路保護裝置。有許多裝置可以考慮，包括壓敏電阻、可控硅整流器、穩壓二極管、聚合靜電放電保護器及LED開路保護器。

　　壓敏電阻：

　　這些裝置最適合于相對高能的電源線路瞬變，特別是雷擊及大型電感負荷轉換造成的瞬變。很遺憾，這些裝置不能作出快速反應，無法保護LED免受低級別瞬變(可能造成LED故障)的危害。除該缺點外，如果LED出現故障形成開路，壓敏電阻不能為電流提供路徑，因此整個LED串將關閉。壓敏電阻產生的熱對發光二極管也可能是一個問題。

　　可控硅整流器：

　　在出現故障的發光二極管附近，可控硅整流器可按路徑發送電流，以保持LED串的其余部分發光。但是，這些裝置是一些大型裝置，它們通常需要電阻式分壓，以設置觸發電壓。不同溫度上，可控硅整流器觸發電壓的變化可能會非常大。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。

　　穩壓二極管：

　　盡管穩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。當一個LED出現故障形成開路時，穩壓二極管必須引導串聯燈串中的所有電流。大部分穩壓二極管有相對較低的電流額定值，因此它們的壽命在該種類型的應用中比較短。穩壓二極管也會引起微環境熱事件，該事件可能會導致進一步的LED故障。

　　高分子聚合物ESD保護器：

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

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

　　LED開路保護器運作

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

圖4：典型的LED開路保護器 V-I 特征。

　　拿Littelfuse PLED6系列裝置作為典型LED開路保護器為例，圖4顯示了關鍵的參數為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域。在斷開狀態下，VBR是可以應用于該裝置的直流與交流電壓的連續峰值組合，這導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，當應用最低VBR時，它可導致裝置從斷開狀態切換到通路狀態。通常，IS最大值為100mA。吸持電流(IH)是維持裝置處于通路狀態時的最低電流需求(通常為5mA)。通路狀態電壓(VT)是全傳導期間穿過裝置的最大電壓。IT是在通路狀態下，兩秒內可以通過裝置的最大電流額定值(最大值為1A)。通常，LED串電流要遠低于該值，這樣可使得LED開路保護器繼續保持下去。

　　理想情況下，在LED開路保護方案中，每個LED都有一個保護裝置。但是，“預算”保護方案可能發揮作用。例如，當選擇適當的LED開路裝置時，可以在串聯中的兩個LED上安裝一個PLED。一個LED故障會導致兩個LED變暗，但這削減了一半的保護成本。

　　結論

　　照明設備制造商正在向生產LED進行轉型，因為LED設備成本低，性能高，維護少，