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串联LED照明电路保护很重要优化策略你了解多少

发布时间:2020-06-30 23:36:30 阅读: 来源:推拉窗厂家

发光二极管(LED)是一种易碎的装置,容易受到热、机械冲击、静电放电及闪电的威胁,特别是在室外应用时。由于照明及背光显示的LED灯串使用的增加,需要研发工程师对LED串的可靠性给予更多关注。高亮度的LED,因其蓝宝石基板,对邻近的雷击闪电攻击造成的电压瞬变非常敏感。即使是在家庭应用,LED串仍需要静电放电(ESD)保护装置,以确保整个组件长期、可靠的运行。在缺少这种保护的条件下,如果串联中的一个LED出现故障,并断开电路,所有其他的LED灯将关闭。

本文引用地址:照明系统保护

很多的保护装置可以用于电源与LED驱动,且有许多出版物可以对选择提供指导。图1中的电路是演示LED路灯照明系统中的开关电源保护的举例。在该电路中,交流电熔断器提供了基本的防火保护,以应对可能造成过流条件的主要系统故障,但是必须能够容忍3KA至6KA以上的浪涌,而不出现断路。在下游组件出现故障的情况下,直流熔断器可用于直流-直流转换器或LED驱动电路中的快速过流保护。

图1:LED街道照明电路举例,包括与开关电源(SMPS)相关的保护装置。

在电路的交流电输入侧,还需要处理过压事件与电压瞬变。它们通常是由附近的雷击造成的,但也可能通过电力线上的瞬间状态变化产生。用于过压条件的典型保护装置是金属氧化物压敏电阻(MOV),可以与瞬态电压抑制器(TVS)相结合。用于电源保护的电路还需要与地面隔离,防止可能的电击危险(这些规格都包含在IEC/UL 60950-1, UL 1449与IEC/UL 6500)。图2显示了达到这些要求的解决方案。该设计结合了含有瞬态电压抑制器的金属氧化物压敏电阻。

图2:用于LED照明的电源输入过压保护方案举例。

此外,也应考虑把过压保护用于LED驱动芯片。适当的去耦电容器,连同为线路驱动器额定电源电压的TVS装置,将提供一个非常稳定的设计。一些LED驱动器制造商把感知开路LED串的电路列入,但该电路不应与保护串的电路相混淆,或如果LED出现故障,要保持LED串处于运行状态。单个LED保护

LED串内部(图3)的旁路保护装置,可以使该串在单个LED出现故障断开时,继续运行。通过限制整个LED串上的任何过剩电流或电压,有助于保护LED驱动器。

图3:使用适当旁路保护装置保护LED串中的单个LED,不仅能够保持LED串仍旧能够照明,而且也有助于保护LED驱动器免受过电流与过电压(可能因LED故障造成)。

当提到保护单个LED时,在LED串内部需要安装串联电路的支路,选择正确的保护装置是至关重要的。这要求理解潜在的LED故障机理及不同类型保护装置的工作原理。这种理解有助于电路设计者选择合适的装置,包括有一个LED因断路原因出现故障时,能够保持系列LED串仍旧运行的装置。

LED控制与故障模式:

串联的LED串由恒定电流驱动,该恒定电流由把串联LED串驱动为充分亮度、颜色与强度的开关电源产生。该恒流电流源提供了对LED组亮度的更好控制以及更均匀的LED组亮度。LED是一种易碎的固态器件,本质上是二极管,构造为P-N结,在正向偏压时,能够发光。主要的LED失效机理本质上是机械与热力,包括热循环、热冲击及在高温下(可能造成丝焊老化与故障)运行的LED。由于金属会发生氧化,且随着时间推移会变脆,LED发生故障的可能性会增加。ESD事件或附近雷击造成的电涌是LED发生故障的另一个常见原因。

保护装置选择的电路参数:

选择LED保护装置中的主要参数是单个LED额定电流与额定功率,正向工作电压及LED驱动器恒流输出电压。典型高亮度LED额定功率在1瓦特与3瓦特之间。额定功率上的高亮度LED最大电流消耗可以通过以下公式简单确定:

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