为灯串产品选择LED开路保护器

高功率LED越来越多地被应用于交通灯、发光广告牌、街灯、机场跑道、铁路道口、医疗/手术照明和行车信号中。它们的使用寿命长(高功率白光LED通常具有35000到50000小时的寿命)，功耗低。但是，LED也会因雷击、静电放电(ESD)导致的过电压、过热、甚至是电源反接而造成损坏。

因为LED通常串联在灯串中，如果灯串中一个LED因故障开路，串中的所有LED都会熄灭。(如果一个LED短路，那么灯串的其它部位将基本不受影响。)现在所需要的是某种能在一个LED因故障开路情况下保持串中其它LED正常工作的方式，并能同时防止其他电气故障。

令人高兴的是有这样一种器件：LED开路保护器。保护器可以与灯串中的每个LED并联，它可以旁路发生开路故障的LED，以保持灯串的其余部分继续工作。当电路中发生过电压并导致灯串中发生过电流时，或者在电极接反时，保护器同样会作用。

图1 当一个LED出现开路故障，LED开路保护器开始导通，

限制其压降至1.3V，并保持串中剩余部分正常工作。

设计人员为了做到这一点尝试了许多器件——如齐纳二极管、金属氧化物压敏电阻和可控硅整流器——但都不及LED开路保护器，因为LED开路保护器是专为这种应用设计的。如图1所示，当一个LED出现开路故障，其两端的电压试图上升到电源的恒流输出电压。LED开路保护器感测到这一电压上升，并开始导通，限制其压降至1.3V左右，以保持灯串的其余部分正常工作。

LED开路保护器具有不同的特性和额定电压可选。某些保护器被设计成保护灯串中的单个LED;其它的可以允许设计人员用一个单一的器件保护两个、三个、四个或者五个LED，以节约成本。 前几年推出的LED开路保护器可以提供开路LED和雷击浪涌保护，但是对于ESD事件和极性反接表现却不是太好。新一代的LED开路保护器可以同时提供这些保护。设计人员应根据应用中的可能故障情况和需要选择这种器件。

ESD和雷击保护

ESD在组装或现场安装时能进入到LED灯串中。这可能来自于机器到LED灯串或者人体接触到LED灯串。 雷电可以通过两种方式进入到LED灯串：附件的雷击可能会在电源中造成瞬变，可以耦合至LED驱动器并进入灯串;或者附近的雷击可能在LED驱动器供电轨上，也可能在接到LED灯串的线路上造成电气瞬变。

雷击浪涌具有8到10微秒的上升时间(如图2)，而ESD事件的上升时间仅有几纳秒(图3)，这取决于检测方法。早期的LED开路保护器只能抵御前者，但不能抵御后者。新一代的LED开路保护器，如Littlefuse PLED 5系列，可以应对在±15kV空气放电、±8kV接触放电的ESD事件，以及±40A 5/50 ns的EFT事件(快速脉冲群)。

图2 雷电冲击具有8到10微秒的上升时间

极性反接保护

LED灯串受到极性反接影响的最为常见的方式是在现场安装时的错误的灯串放置或方向： LED灯串反向通电。

图3 ESD事件具有几纳秒的上升时间。新一代的LED开路保

护器可以应对在±15kV空气放电、±8kV接触放电的ESD

事件，以及±40A 5/50 ns的EFT事件(快速脉冲群)。

一些LED开路保护器的模型(例如Littelfuse PLED 5系列)具有1.1到1.6V的反向偏置导通电压(图4)，比一个典型的高功率LED的反向击穿电压要小得多(对比其它器件，它们的反向偏置导通电压和它们的正向偏置导通电压相似)。[p]

图4 Littelfuse PLED 5 LED开路保护器具有1.1到1.6V的反向

偏置导通电压，可以提供极性反接保护。

当一个装有PLED5的LED灯串被反向通上电源时，所有保护器都会开始导通，将这些被保护的LED上的电流分流以保护它们不受伤害。在反向电极纠正之后，保护器会关闭，LED正常工作。

选择LED开路保护器

在选择合适的LED开路保护器之前，需要做以下三个初步评估：

• 成本：保护方案是什么

在LED保护器件中，例如Littelfuse PLED 9系列到18系列，可以允许通过使用单独一个器件来保护两个、三个、四个或五个LED，从而降低成本。代价是，如果一个LED失效，所有由该器件保护的LED灯全部会熄灭。对于像街道照明这样的应用，这很可能是可以接受的。但如果需要解决在灯串中出现暗点的问题时(例如在照明广告招牌中)，设计人员应该使用能够保护每一个独立LED的PLED5系列或PLED6系列。

• 危害特性：LED是否安装在户外并可能会受到附近雷击 进行安装的人员是否能确保使用正确的ESD保护措施(接地等)，或他们没有在这些应注意事项上受过充分培训

如果这些问题都有可能发生，那么请使用能提供雷击、EDS和电极反接保护的保护器，如PLED5.

• 应用的重要性：LED灯串的全部或部分故障是否会危及人类的生命和财产安全，抑或仅仅是带来了不便

对于关键装置，在灯串中每个LED上并联使用保护器，如PLED5或PLED6。