高功率LED越來越多地被應(yīng)用于交通燈、發(fā)光廣告牌、街燈、機場跑道、鐵路道口、醫(yī)療/手術(shù)照明和行車信號中。它們的使用壽命長(高功率白光LED通常具有35000到50000小時的壽命)，功耗低。但是，LED也會因雷擊、靜電放電(ESD)導(dǎo)致的過電壓、過熱、甚至是電源反接而造成損壞。

因為LED通常串聯(lián)在燈串中，如果燈串中一個LED因故障開路，串中的所有LED都會熄滅。(如果一個LED短路，那么燈串的其它部位將基本不受影響。)現(xiàn)在所需要的是某種能在一個LED因故障開路情況下保持串中其它LED正常工作的方式，并能同時防止其他電氣故障。

令人高興的是有這樣一種器件：LED開路保護器。保護器可以與燈串中的每個LED并聯(lián)，它可以旁路發(fā)生開路故障的LED，以保持燈串的其余部分繼續(xù)工作。當電路中發(fā)生過電壓并導(dǎo)致燈串中發(fā)生過電流時，或者在電極接反時，保護器同樣會作用。

圖1 當一個LED出現(xiàn)開路故障，LED開路保護器開始導(dǎo)通，

限制其壓降至1.3V，并保持串中剩余部分正常工作。

設(shè)計人員為了做到這一點嘗試了許多器件——如齊納二極管、金屬氧化物壓敏電阻和可控硅整流器——但都不及LED開路保護器，因為LED開路保護器是專為這種應(yīng)用設(shè)計的。如圖1所示，當一個LED出現(xiàn)開路故障，其兩端的電壓試圖上升到電源的恒流輸出電壓。LED開路保護器感測到這一電壓上升，并開始導(dǎo)通，限制其壓降至1.3V左右，以保持燈串的其余部分正常工作。

LED開路保護器具有不同的特性和額定電壓可選。某些保護器被設(shè)計成保護燈串中的單個LED;其它的可以允許設(shè)計人員用一個單一的器件保護兩個、三個、四個或者五個LED，以節(jié)約成本。 前幾年推出的LED開路保護器可以提供開路LED和雷擊浪涌保護，但是對于ESD事件和極性反接表現(xiàn)卻不是太好。新一代的LED開路保護器可以同時提供這些保護。設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)應(yīng)用中的可能故障情況和需要選擇這種器件。

ESD和雷擊保護

ESD在組裝或現(xiàn)場安裝時能進入到LED燈串中。這可能來自于機器到LED燈串或者人體接觸到LED燈串。 雷電可以通過兩種方式進入到LED燈串：附件的雷擊可能會在電源中造成瞬變，可以耦合至LED驅(qū)動器并進入燈串;或者附近的雷擊可能在LED驅(qū)動器供電軌上，也可能在接到LED燈串的線路上造成電氣瞬變。

雷擊浪涌具有8到10微秒的上升時間(如圖2)，而ESD事件的上升時間僅有幾納秒(圖3)，這取決于檢測方法。早期的LED開路保護器只能抵御前者，但不能抵御后者。新一代的LED開路保護器，如Littlefuse PLED 5系列，可以應(yīng)對在±15kV空氣放電、±8kV接觸放電的ESD事件，以及±40A 5/50 ns的EFT事件(快速脈沖群)。

圖2 雷電沖擊具有8到10微秒的上升時間

極性反接保護

LED燈串受到極性反接影響的最為常見的方式是在現(xiàn)場安裝時的錯誤的燈串放置或方向： LED燈串反向通電。

圖3 ESD事件具有幾納秒的上升時間。新一代的LED開路保

護器可以應(yīng)對在±15kV空氣放電、±8kV接觸放電的ESD

事件，以及±40A 5/50 ns的EFT事件(快速脈沖群)。

一些LED開路保護器的模型(例如Littelfuse PLED 5系列)具有1.1到1.6V的反向偏置導(dǎo)通電壓(圖4)，比一個典型的高功率LED的反向擊穿電壓要小得多(對比其它器件，它們的反向偏置導(dǎo)通電壓和它們的正向偏置導(dǎo)通電壓相似)。[!--empirenews.page--]

圖4 Littelfuse PLED 5 LED開路保護器具有1.1到1.6V的反向

偏置導(dǎo)通電壓，可以提供極性反接保護。

當一個裝有PLED5的LED燈串被反向通上電源時，所有保護器都會開始導(dǎo)通，將這些被保護的LED上的電流分流以保護它們不受傷害。在反向電極糾正之后，保護器會關(guān)閉，LED正常工作。

選擇LED開路保護器

在選擇合適的LED開路保護器之前，需要做以下三個初步評估：

• 成本：保護方案是什么?

在LED保護器件中，例如Littelfuse PLED 9系列到18系列，可以允許通過使用單獨一個器件來保護兩個、三個、四個或五個LED，從而降低成本。代價是，如果一個LED失效，所有由該器件保護的LED燈全部會熄滅。對于像街道照明這樣的應(yīng)用，這很可能是可以接受的。但如果需要解決在燈串中出現(xiàn)暗點的問題時(例如在照明廣告招牌中)，設(shè)計人員應(yīng)該使用能夠保護每一個獨立LED的PLED5系列或PLED6系列。

• 危害特性：LED是否安裝在戶外并可能會受到附近雷擊?進行安裝的人員是否能確保使用正確的ESD保護措施(接地等)，或他們沒有在這些應(yīng)注意事項上受過充分培訓(xùn)?

如果這些問題都有可能發(fā)生，那么請使用能提供雷擊、EDS和電極反接保護的保護器，如PLED5.

• 應(yīng)用的重要性：LED燈串的全部或部分故障是否會危及人類的生命和財產(chǎn)安全，抑或僅僅是帶來了不便?

對于關(guān)鍵裝置，在燈串中每個LED上并聯(lián)使用保護器，如PLED5或PLED6。