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分享商场LED灯具的保护方法

前言

大功率白光商场LED灯作为新型绿色照明技术，有光转换效率高、能耗低、寿命长、无需维

护等优点，逐渐被应用于各种公共照明领域。研发生产商场LED灯的广东天一照明认为商场LED

灯的长寿命是基于其安全的工作环境，对于商场LED照明灯具来讲，主要有两种威胁影响其寿命：

一是过电冲击，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，包括过压引

起的过电冲击;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，缩短商场LED灯工作寿命。

一、商场LED灯具损坏的原因

商场LED灯具失效一是来源于电源和驱动的失效，二是来源于LED器件本身的失效。通常

LED电源和驱动的损坏来自于输入电源的过电冲击(EOS)以及负载端的断路故障。输入电源的过

电冲击往往会造成驱动电路中驱动芯片的损坏，以及电容等被动元件发生击穿损坏。负载端的短

路故障则可能引起驱动电路的过电流驱动，驱动电路有可能发生短路损坏或有短路故障导致的过

热损坏。LED器件本身的失效主要有以下几种情况。

1.瞬态过流事件

瞬态过流事件是指流过LED的电流超过该LED技术数据手册中的最大额定电流，这可能是由

于大电流直接产生也可能是由高电压间接产生，如瞬态雷击、开关电源的瞬态开关噪声、电网波

动等过压事件引起的过流。广东天一照明认为这些事件都是瞬态的，持续时间极短，通常我们将

其称为尖峰，如“电流尖峰”、“电压尖峰”。造成瞬态过流事件的情况还包括LED接通电源，

或是带电插拔时的瞬态过电流。

对于商场中的LED照明，ISO7637-2的瞬态抛负载浪涌冲击则是其正常工作的一个重要威胁。

LED遭受过电冲击后的失效模式并非固定，但通常会导致焊接线损坏。这种损坏通常由极大

的瞬态过电流引起。除了导致焊接线烧断外，还可能导致靠近焊接线的其他部分损坏，例如密封

材料。

2.静电放电事件

静电放电(ESD)损坏是目前高集成度半导体器件制造、运输和应用中最为常见的一种瞬态过

压危害，而LED照明系统则须满足IEC61000-4-2标准的“人体静电放电模式”8kV接触放电，以

防止系统在静电放电时有可能导致的过电冲击失效。

LEDPN结阵列性能将出现降低或损坏，如图2所示。ESD事件放电通路导致的LED芯片的内

部失效，这种失效可能只是局部功能损坏，严重的话也会导致LED永久损坏。

对于接近80%能量都转化为热量的LED照明设计而言，热管理和故障过热保护是其面临的一

个挑战。理论和实践都已经证明，LED的性能和寿命是与LED的PN结工作温度紧密相关。当LED

芯片内结温升高10℃，光通量就会衰减1%，LED的寿命就会减少50%。

考虑到商场LED灯在应用的过程中具有以上被损坏的原因，那么为了“防微杜渐”，研发生

产商场LED灯具的广东天一照明分析了几种保护方法：

二、商场LED灯具的保护方法

1.电源及驱动电路的保护

由于LED电源和驱动电路容易遭受过电冲击和短路故障而损坏，因此在商场LED灯的驱动电

路设计中要充分考虑各种故障状态的保护措施，以提高电路的可靠性，从而降低返修率。泰科电

子的LVR系列PTC可以实现交流电源的过流和短路保护，ROV用于过电冲击和浪涌保护。POLYZEN

系列是用于直流电源输入口的过压过流综合保护元件，商场LED灯串中的表面贴系列则是实现负

载过流或断路故障保护。

2.PPTC在商场LED照明灯具中的过流和过热保护

虽然许多高端LED驱动器件逐渐集成了过流、过热等保护功能，但在许多场合，特别是过热

保护方面，仍然需要分立元器件方案作为协同保护方案，以使商场LED灯具具有更高的可靠性和

更长的寿命。

PPTC是指高分子聚合物正温度热敏电阻，是由聚合物与导电粒子等构成，经过特殊加工后，

导电粒子在聚合物中构成链状导电通路。当正常工作电流通过(或元件处于正常环境温度)时，

PPTC呈低阻状态。当电路中有异常过电流通过(或环境温度升高)时，大电流(或环境温度升高)

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(超温状态)排