户外恶劣环境下的LED断路故障防护方法

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简介:[导读]LED目前带来的好处只有在其得到适当的保护时才能享受,认识到这点是很重要的。但直到最近,能够用来对恶劣环境中的LED进行保护的解决方案仍寥寥无几。更糟的是,工程师们为LED灯串指定电路保护时对所应考虑的因素所知无几。本文旨在对LED设计融入LED断路保护器提供一些设计提示和建议。

现如今,LED在户外环境的使用上越来越流行。然而,恶劣的环境条件会导致出现较高的浪涌风险和其他原因的损害风险。因此,保证LED灯串得到恰当的保护是非常重要的。本文提供以下几个可以用来处理这类问题的方法。

发光二极管(LED)优势良多:价格实惠、持久耐用、生态环保。另外,由于价格下跌以及全球政府推行节能减耗,LED的前景一片光明。高亮度LED正广泛用于各种不同的照明应用,如户外显示板、交通信号和机场跑道照明。

虽然LED以高效和可靠而知名,但实际上它们很容易损坏。丝焊的热机械应力是导致LED电气断路的主要原因之一。其他原因还包括静电放电(ESD)事件或近处雷击引起的浪涌。断路或灯串内LED受损都会导致整个灯串熄灭。也就是说,如果LED用于关键性任务应用,比如机场跑道用灯,可能会造成灾难性后果。

LED目前带来的好处只有在其得到适当的保护时才能享受,认识到这点是很重要的。但直到最近,能够用来对恶劣环境中的LED进行保护的解决方案仍寥寥无几。更糟的是,工程师们为LED灯串指定电路保护时对所应考虑的因素所知无几。因此,尽管有许多新款LED断路保护器可以使用,他们对此却不大了解。本文旨在对LED设计融入LED断路保护器提供一些设计提示和建议。

LED并不完美

作为低压设备(一般正向电压的范围为红色约2.7V到蓝色约4.1V),高亮度LED通常串联成串,共享一个恒流源。每个灯串约有5到20个LED。LED彼此串联,电流相同,意即LED之间的亮度更均匀,而且更容易控制整个灯串的亮度。

然而,LED仍然存在一些固有的缺点:它们会因温度周期变化而损坏,电气性比较脆弱;另外,如果灯串中某个LED内部短路,会导致热积累,最终使整个灯串熄灭。虽然这在广告牌上只是显得不美观,但在交通灯上却是严重的安全隐患的象征。

震动,发热和老化都会导致LED丝焊出现故障。如前文所述,灯串中单个LED发生断路会导致整个灯串熄灭。不管怎样,在高可靠性应用中,即便是断路故障也是无法容忍的。

仅仅为灯串中各LED并联一个LED断路保护器就可避免上述问题。LED断路保护器是电子分流器,发生断路时能够提供旁路电流,以免LED灯串部分甚或整体发生故障。此类保护器件能够接通并引导电流绕开断路LED而使其他LED继续发光。

当灯串中的LED发生断路故障,力特公司PLED系列LED断路保护器不仅能提供过压保护,亦能让灯串继续发光。PLED保护器与灯串中各个LED并联。如果某个LED发生断路故障,与其相连PLED将接通电流,替代它传导电流。在这种情况下,只会是单个LED熄灭,而不会是整个灯串熄灭

PLED是一个电压触发开关,漏电流很小只有微安等级,为减少电力消耗,其被触发时,会变成低阻抗开关。。一旦LED发生断路,就会有足够的电路电压触发并打开与LED并联的保护器。触发时,保护器承载灯串的全部电流,压降约1.3伏。除LED断路保护外,如果电源反极性连接,PLED有反向电流二极管保护LED灯串。LED断路保护器能很好地与各种LED脉宽调制(PWM)亮度控制方法配合使用。

PLED保护器通常与一个LED进行跨接,但也可以跨接两个甚或三个LED,这样就降低了保护器的数量与成本,但是,如果一个LED出现故障,会导致多个LED熄灭。

持久耐用的LED——需要适当的电路保护

由于它们的优点,LED越来越多地用于各类照明应用。然而LED对震动及其他环境条件很敏感。特别是在户外环境中使用,LED照明系统的设计人员更需要注意其安全性和可靠性。LED断路保护器对于优秀的电路保护策略来说至关重要,因为它提供过压保护,并在单个电灯发生断路时防止LED灯串发生故障。

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