LED燈具失效原因及電路保護(hù)措施分析

　　雖然許多高端LED驅(qū)動(dòng)器件逐漸集成了過流、過熱等保護(hù)功能，但在許多場(chǎng)合，特別是過熱保護(hù)方面，仍然需要分立元器件方案作為協(xié)同保護(hù)方案，以使燈具具有更高的可靠性和更長(zhǎng)的壽命。

　　PPTC是指高分子聚合物正溫度熱敏電阻，是由聚合物與導(dǎo)電粒子等構(gòu)成，經(jīng)過特殊加工后，導(dǎo)電粒子在聚合物中構(gòu)成鏈狀導(dǎo)電通路。當(dāng)正常工作電流通過(或元件處于正常環(huán)境溫度)時(shí)，PPTC呈低阻狀態(tài)。當(dāng)電路中有異常過電流通過(或環(huán)境溫度升高)時(shí)，大電流(或環(huán)境溫度升高)所產(chǎn)生的熱量使聚合物迅速膨脹，切斷了導(dǎo)電粒子所構(gòu)成的導(dǎo)電通路，PPTC呈高阻狀態(tài)。當(dāng)電路中過電流(超溫狀態(tài))排除后，聚合物冷卻，體積恢復(fù)正常，其中導(dǎo)電粒子又重新構(gòu)成導(dǎo)電通路，PPTC又呈初始的低阻狀態(tài)。PPTC的體積小，成本低，可反復(fù)使用，實(shí)現(xiàn)了電路保護(hù)的自動(dòng)啟動(dòng)和自動(dòng)恢復(fù)。

　　在LED照明中，根據(jù)燈具應(yīng)用場(chǎng)合的不同有不同的過熱保護(hù)方式，通常分為兩種。一種方式是達(dá)到規(guī)定溫度立即啟動(dòng)關(guān)斷保護(hù)(圖4)，此種保護(hù)通常應(yīng)用于道路交通信號(hào)燈。另一種方式是到一定溫度啟動(dòng)保護(hù)，進(jìn)行降電流驅(qū)動(dòng)(圖5)，此種保護(hù)通常應(yīng)用于室內(nèi)照明和道路照明。

　　圖4：泰科LVR系列產(chǎn)品用于交流LED照明系統(tǒng)的過流、過溫關(guān)斷保護(hù)。

　　圖5：泰科LVR系列產(chǎn)品用于交流LED照明系統(tǒng)的過流、過溫降電流保護(hù)。

　　泰科電子針對(duì)LED照明應(yīng)用開發(fā)了一款PolySwitch產(chǎn)品。該產(chǎn)品在環(huán)境溫度65℃下可以保證350mA電流正常通過，可在環(huán)境溫度超過85℃時(shí)進(jìn)行保護(hù)，通過合理設(shè)計(jì)、配置，可以分別以關(guān)斷或調(diào)暗的方式對(duì)LED燈具進(jìn)行保護(hù)。

　　串并聯(lián)相結(jié)合的巨型陣列照明或景觀燈的過流和過熱保護(hù)在成本與保護(hù)方案的相互平衡中，通常有兩種保護(hù)方案可以采用。一是分路保護(hù)(圖6)：對(duì)多串的LED系統(tǒng)，可以在每隔支路上串聯(lián)一顆PPTC分別進(jìn)行保護(hù)。這種方式的好處是可以實(shí)現(xiàn)精確保護(hù)，不會(huì)因?yàn)槟骋恢返墓收隙鴮?dǎo)致整個(gè)燈具的不工作，保護(hù)的可靠性好。二是主干路保護(hù)(圖7)：這種保護(hù)就是在燈具的主回路上串聯(lián)一顆PPTC，對(duì)整個(gè)燈具進(jìn)行保護(hù)。這種方式的好處是成本低，占板面積小。

　　圖6：LED陣列分路保護(hù)方案