核心提示: 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
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:
其中I是电流,P是LED额定功率,VF是LED正向电压。LED在不同的额定功率范围内都可供使用,因此这些值相应地有所不同。同时,发射不同波长(颜色)的LED有不同的电压降。例如,与白色LED相比,红色LED通常有更低的VF,会消耗更多电流。主要的可靠性问题是,如果一个高亮度LED出现故障,形成开路,高亮度LED串如何连续操作。在需要高可靠性光源的应用中,这个问题是至关重要的。
许多户外应用位于离开地面的位置,因此,一个小的事故就会变成一个大的问题。串联中,单个高亮度LED开路故障可能导致重大费用与不便,原因是必须对整个装配进行维修。
潜在的LED旁路保护装置分析
为了保护单个高亮度LED,并防止整个高亮度LED串联串在单个高亮度LED出现故障时熄灭,在高亮度LED终端必须安装旁路保护装置。有许多装置可以考虑,包括压敏电阻、可控硅整流器、稳压二极管、聚合静电放电保护器及LED开路保护器。
压敏电阻:
这些装置最适合于相对高能的电源线路瞬变,特别是雷击及大型电感负荷转换造成的瞬变。很遗憾,这些装置不能作出快速反应,无法保护LED免受低级别瞬变(可能造成LED故障)的危害。除该缺点外,如果LED出现故障形成开路,压敏电阻不能为电流提供路径,因此整个LED串将关闭。压敏电阻产生的热对发光二极管也可能是一个问题。
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