LED的損壞原因
LED燈具失效一是來(lái)源于電源和驅(qū)動(dòng)的失效，二是來(lái)源于LED器件本身的失效。通常LED電源和驅(qū)動(dòng)的損壞來(lái)自于輸入電源的過(guò)電沖擊(EOS)以及 負(fù)載端的斷路故障。輸入電源的過(guò)電沖擊往往會(huì)造成驅(qū)動(dòng)電路中驅(qū)動(dòng)芯片的損壞，以及電容等被動(dòng)元件發(fā)生擊穿損壞。負(fù)載端的短路故障則可能引起驅(qū)動(dòng)電路的過(guò)電 流驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)電路有可能發(fā)生短路損壞或有短路故障導(dǎo)致的過(guò)熱損壞。LED器件本身的失效主要有以下幾種情況。
1、瞬態(tài)過(guò)流事件
瞬態(tài)過(guò)流事件是指流過(guò)LED的電流超過(guò)該LED技術(shù)數(shù)據(jù)手冊(cè)中的最大額定電流，這可能是由于大電流直接產(chǎn)生也可能是由高電壓間接產(chǎn)生，如瞬態(tài)雷 擊、開(kāi)關(guān)電源的瞬態(tài)開(kāi)關(guān)噪聲、電網(wǎng)波動(dòng)等過(guò)壓事件引起的過(guò)流。這些事件都是瞬態(tài)的，持續(xù)時(shí)間極短，通常我們將其稱為尖峰，如“電流尖峰”、“電壓尖峰”。 造成瞬態(tài)過(guò)流事件的情況還包括LED接通電源，或是帶電插拔時(shí)的瞬態(tài)過(guò)電流。
對(duì)于汽車中的LED照明，ISO7637-2的瞬態(tài)拋負(fù)載浪涌沖擊則是其正常工作的一個(gè)重要威脅。
LED遭受過(guò)電沖擊后的失效模式并非固定，但通常會(huì)導(dǎo)致焊接線損壞，如圖1所示。這種損壞通常由極大的瞬態(tài)過(guò)電流引起。除了導(dǎo)致焊接線燒斷外，還可能導(dǎo)致靠近焊接線的其他部分損壞，例如密封材料。
2、靜電放電事件
靜電放電(ESD)損壞是目前高集成度半導(dǎo)體器件制造、運(yùn)輸和應(yīng)用中最為常見(jiàn)的一種瞬態(tài)過(guò)壓危害，而LED照明系統(tǒng)則須滿足IEC61000-4-2標(biāo)準(zhǔn)的“人體靜電放電模式”8kV接觸放電，以防止系統(tǒng)在靜電放電時(shí)有可能導(dǎo)致的過(guò)電沖擊失效。
LEDPN結(jié)陣列性能將出現(xiàn)降低或損壞，如圖2所示。ESD事件放電通路導(dǎo)致的LED芯片的內(nèi)部失效，這種失效可能只是局部功能損壞，嚴(yán)重的話也會(huì)導(dǎo)致LED永久損壞。
對(duì)于接近80%能量都轉(zhuǎn)化為熱量的LED照明設(shè)計(jì)而言，熱管理和故障過(guò)熱保護(hù)是其面臨的一個(gè)挑戰(zhàn)。理論和實(shí)踐都已經(jīng)證明，LED的性能和壽命是與LED的PN結(jié)工作溫度緊密相關(guān)。當(dāng)LED芯片內(nèi)結(jié)溫升高10℃，光通量就會(huì)衰減1%，LED的壽命就會(huì)減少50%。
我該怎么樣進(jìn)行LED電路的保護(hù)呢？
1.保護(hù)電路中采用保險(xiǎn)絲(管)
由于保險(xiǎn)絲是一次性的，且反應(yīng)速度慢，效果差、使用麻煩，所以保險(xiǎn)絲不適宜用于LED燈成品中，因?yàn)?/font>LED燈現(xiàn)在主要是在城市的光彩工程和亮化工程。它要求LED保護(hù)電路要很苛刻：在超出正常使用電流時(shí)能立即啟動(dòng)保護(hù)，讓LED的供電通路就被斷開(kāi)，使LED和電源都能得到保護(hù)，在整個(gè)燈正常后又能夠自動(dòng)恢復(fù)供電，不影響LED工作。電路不能太復(fù)雜體積不能太大，成本還要低。所以采用保險(xiǎn)絲的方式實(shí)現(xiàn)起來(lái)很困難。
2.使用瞬態(tài)電壓抑制二極管（簡(jiǎn)稱TVS）
瞬態(tài)電壓抑制二極管是一種二極管形式的高效能保護(hù)器件。當(dāng)它的兩極受到反向瞬態(tài)高能量沖擊時(shí)，能以10的負(fù)12次方秒極短時(shí)間的速度，使自己兩極間的高阻 立即降低為低阻，吸收高達(dá)數(shù)千瓦的浪涌功率，把兩極間的電壓箝位在一個(gè)預(yù)定的電壓值，有效的保護(hù)了電子線路中的精密元器件。瞬態(tài)電壓抑制二極管具有響應(yīng)時(shí) 間快、瞬態(tài)功率大、漏電流低、擊穿電壓偏差一致性好、箝位電壓較易控制、無(wú)損壞極限、體積小等優(yōu)點(diǎn)。
但是在實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn)要尋找滿足要求電壓值的TVS器件很不容易。LED光珠的損壞主要是因?yàn)殡娏鬟^(guò)大使芯片內(nèi)部過(guò)熱造成的。TVS只能探測(cè)過(guò)電壓不能探測(cè)過(guò)電流。要選擇合適的電壓保護(hù)點(diǎn)很難掌握，這種器件就無(wú)法生產(chǎn)也就很難在實(shí)際中使用。
3.選擇自恢復(fù)保險(xiǎn)絲
自恢復(fù)保險(xiǎn)絲又稱為高分子聚合物正溫度熱敏電阻PTC，是由聚合物與導(dǎo)電粒子等構(gòu)成。在經(jīng)過(guò)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(guò)（或組件處于正常環(huán)境溫度）時(shí)，PTC自恢復(fù)保險(xiǎn)絲呈低阻狀態(tài)；當(dāng)電路中有異常過(guò)電流通過(guò)（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，也就切斷了導(dǎo)電粒子所構(gòu)成的導(dǎo)電通路，PTC自恢復(fù)保險(xiǎn)絲呈高阻狀態(tài)；當(dāng)電路中過(guò)電流（超溫狀態(tài)）消失后，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，PTC自恢復(fù)保險(xiǎn)絲又呈初始的低阻狀態(tài)。在正常工作狀態(tài)自恢復(fù)保險(xiǎn)管的發(fā)熱很小，在異常工作狀態(tài)它的發(fā)熱很高阻值 就很大，也就限制了通過(guò)它的電流，從而起到了保護(hù)作用。在具體的電路中，可以選擇：
①分路保護(hù)。一般LED燈是分成很多串接支路。我們可以在每個(gè)支路的前面加一支PTC組件分別進(jìn)行保護(hù)。這種方式的好處是精確性高，保護(hù)的可靠性好。
②總體保護(hù)。在所有光珠的前面加接一支PTC組件，對(duì)整燈進(jìn)行保護(hù)。這種方式的好處是簡(jiǎn)單，不占體積。對(duì)于民用產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，這種保護(hù)在實(shí)際使用中的結(jié)果還是令人滿意的。
