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漫谈 LED 照明的电路保护方案
来源:戴泰初先生  时间:2015-06-11

  LED作为一种新型的照明设备,由于它绿色环保,寿命长以及节能的特点,越来越受到政府的大力推广以及消费者的欢迎。

  虽然 LED 相较节能灯,寿命有很大提高,但是 LED 的长寿命也是基于其安全的工作环境而言,不合理的设计或者没有完备的保护,还是会大大降低LED的寿命。对于 LED 照明来讲,主要有两种威胁影响其寿命:一是过电流冲击,就是 LED 上施加的电流超过该 LED 技术数据手册中的最大额定电流;其次是过电压冲击,这也包括雷击的冲击;另一种是过热损伤。这些损坏可以表现为器件的立即失效,也可能发生在过电流冲击事件后许久才失效,缩短 LED 工作寿命。

  现在我们来讨论一下在 LED 照明中可能用到的一些保护器件。

  首先不能不提 TE电路保护的当家产品 PolySwitch — PPTC, PPTC 一般在 LED 驱动电路输入或者输出中用作可恢复的过流保护器件,当正常工作电流通过时,PPTC 呈低阻状态。当电路中有异常过电流通过时,大电流所产生的热量使聚合物迅速膨胀,切断了导电粒子所构成的导电通路,PPTC 呈高阻状态。当电路中过电流排除后,PPTC 又恢复正常的低阻状态。PPTC 的体积小,成本低,可反复使用,实现了电路保护的自动启动和自动恢复。

  其次谈谈 TE 的一次性保险丝 2410SFV 系列 fuse。由于 2410SFV 系列保险丝具有很大的 I2t,高浪涌容耐能力,超低的 DCR 以及很小的封装,且可以在交流 220V 下工作,是非常适合 LED 照明灯空间紧凑的应用。2410SFV 系列 fuse 一般可以用在 LED 灯驱动 220V 电源线输入端的安规保护,也可以放在比如 T5/T8 这样的 tube 灯管的输出端做保护。

  TE 的 2Pro AC 系列产品是集成过流过压的保护器件,它把一个 PPTC 和 MOV 封装在一个器件中,较好的实现过流、过压保护,还能够保护电源线丢失中线的情况– Loss of Neutral, 由于 PPTC 是和 MOV 很好的热耦合在一起的,当失中线的情况发生时,输入 230V 电压会增大到 400V 电压,由于长时间的过压,单独的 MOV 会逐渐发热以致损坏,但是使用 TE 的 2Pro AC 产品,由于 PPTC 的保护,PPTC 可以感知 MOV 的温度,PPTC 可以及时的动作来限制输入电流来保护 MOV 和 LED 驱动器中的电路。

  在室外 LED 照明的应用中,由于经常有雷击发生,LED 驱动器必须要有 surge 保护电路。Surge 保护电路一般有两种方式,一种是板上的 surge 保护电路,另外一种是可以方便更换的雷击保护模块。TE 对于这两种都有相应的方案,对于第一种板上的 surge 保护电路,TE 有气体放电管 GDT,当有大能量的 surge 进来的时候,GDT 可以旁路掉 surge,以保护后级的电子电路。对于第二种雷击保护模块,TE 有一系列的产品,它的优势在于可以方便的更换,防雷模块可以承受的最大能量也比板上 surge 保护电路大,当防雷模块经受多次的雷击冲击,性能降低时,也可以方便的更换,同时方便通过 IEC61643-1 关于短路电流耐受能力测试以及负载端短路电流耐受能力测试标准。

  最后谈谈 TE 的 PolyZen 产品。LED 经常会被 EOS 电气过应力损坏,EOS 指所有的过度电性应力,简言之就是施加于电子元件的电流或电压超过该元件的最大规范条件,EOS 一般都是指的瞬态事件,就是说它们发生时只持续极短的时间,通常不会超过一秒钟。用 TE 的PolyZen 产品就可以实现瞬态过电压的保护,TE 电路保护部门上海应用中心通过一系列的试验验证了 PolyZen 产品可以有效的实现瞬态过电压的保护,并且得到了 LED 芯片生产大厂的认可。