未來半年是LED保護(hù)元件的關(guān)鍵時(shí)機(jī)
摘要： 為了滿足大功率LED照明應(yīng)用的需要，LED通常被設(shè)計(jì)成5顆到20顆串聯(lián)使用，因?yàn)閱晤wLED的功率因散熱問題不可能做得很大。但問題是，只要串聯(lián)結(jié)構(gòu)中的任何一顆LED出故障，整串LED就會(huì)一起出故障。在路燈或機(jī)場(chǎng)跑道照明應(yīng)用中，一串LED出故障可能導(dǎo)致整體燈光亮度變暗或完全變黑，導(dǎo)致無法想象的安全問題。在戶外LED廣告顯示屏應(yīng)用中，這可能產(chǎn)生白點(diǎn)，并導(dǎo)致營收損失。在以上任何一種應(yīng)用中，一串LED的故障經(jīng)常導(dǎo)致戶外應(yīng)用中代價(jià)高昂的維護(hù)問題。
關(guān)鍵字： LED照明， 高功率， 保護(hù)元件
大功率LED照明應(yīng)用需要保護(hù)元件
高功率LED能提供白熾燈或CFL燈所無法提供的長(zhǎng)工作壽命、低功耗和低維護(hù)需求，這些因素使得LED在戶外應(yīng)用中越來越普及。不過，LED是敏感電子元件，它很容易被系統(tǒng)開關(guān)機(jī)、靜電放電和鄰近雷擊所引發(fā)的瞬態(tài)過壓和過流損壞。此外，驅(qū)動(dòng)LED的開關(guān)電源不提供感性LED照明電子鎮(zhèn)流器的瞬態(tài)過壓或過流保護(hù)。
為了滿足大功率LED照明應(yīng)用的需要，LED通常被設(shè)計(jì)成5顆到20顆串聯(lián)使用，因?yàn)閱晤wLED的功率因散熱問題不可能做得很大。但問題是，只要串聯(lián)結(jié)構(gòu)中的任何一顆LED出故障，整串LED就會(huì)一起出故障。在路燈或機(jī)場(chǎng)跑道照明應(yīng)用中，一串LED出故障可能導(dǎo)致整體燈光亮度變暗或完全變黑，導(dǎo)致無法想象的安全問題。在戶外LED廣告顯示屏應(yīng)用中，這可能產(chǎn)生白點(diǎn)，并導(dǎo)致營收損失。在以上任何一種應(yīng)用中，一串LED的故障經(jīng)常導(dǎo)致戶外應(yīng)用中代價(jià)高昂的維護(hù)問題。
為解決這一問題，不少供應(yīng)商已相繼推出各種尺寸的LED保護(hù)元件，如Bourns、Littelfuse(力特)、TE(原泰科電子)、安森美和Vishay等。
傳統(tǒng)LED的保護(hù)主要考慮防雷擊和ESD影響造成的浪涌，以及防止電源的正負(fù)極接反時(shí)造成的損害。但是對(duì)于應(yīng)用于室外照明的大功率LED，還需要考慮LED串如何可靠工作以及降低維護(hù)成本，Bourns和力特等供應(yīng)商推出的LED保護(hù)元件可以完全滿足以上所有需求。LED保護(hù)元件不僅能防雷擊、浪涌、反接，還能在LED燈串中有個(gè)別LED損壞造成開路時(shí)，保證其它LED正常發(fā)光。
LED保護(hù)元件元件也能有效保護(hù)LED免受鄰近雷擊和ESD放電等浪涌電壓/電流源的沖擊。此外，LED保護(hù)元件含有反向電流二極管，這可保護(hù)LED串不受電源極性反接的影響。
LED保護(hù)元件與串聯(lián)中的每個(gè)LED并聯(lián)。如果某個(gè)LED開路，則與其連接的LED保護(hù)元件會(huì)接通并將本應(yīng)通過該故障LED的電流導(dǎo)向LED保護(hù)元件。這確保了燈串中的其它LED能夠正常工作，因此熄滅的僅僅是單個(gè)LED，而整個(gè)燈串仍可正常工作，大大降低了室外照明的后期維護(hù)成本。
在未接通的情況下，LED保護(hù)元件僅通過數(shù)微安培的電流，因此不會(huì)影響整個(gè)電路。在觸發(fā)狀態(tài)下，它將承載燈串的全部電流并產(chǎn)生約1.3伏的電壓降。
未來的半年將是大功率LED保護(hù)需求從低生產(chǎn)成本、高維修率、高維護(hù)成本到低維修率、高可靠性、低維護(hù)甚至免維護(hù)成本轉(zhuǎn)變的時(shí)期，也是LED保護(hù)元件被市場(chǎng)接受和認(rèn)可的關(guān)鍵時(shí)機(jī)。
未來半年是LED保護(hù)元件的關(guān)鍵時(shí)機(jī)
Bourns市場(chǎng)總監(jiān)Kelly Casey
Bourns市場(chǎng)總監(jiān)Kelly Casey說：“LSP LED分流保護(hù)元件能提供更高程度的可靠性，它可保護(hù)功率高達(dá)3W的LED。目前，越來越多的LED燈具設(shè)計(jì)師開始認(rèn)識(shí)到此種保護(hù)方式的好處，預(yù)期未來幾年對(duì)于LED分流保護(hù)元件的需求將會(huì)大增。”
Bourns目前可提供四種LSP元件，皆是采用普及的SMB封裝。每一個(gè)系列都可以針對(duì)串聯(lián)LED提供旁路1、2、3或4顆LED的功能。由于提供了四種系列，因此設(shè)計(jì)人員可以就成本考慮優(yōu)化其產(chǎn)品的保護(hù)層級(jí)。所有的這些系列皆適用于工作電流為75mA至1000mA之間的LED。
Kelly Casey表示，我們是在自有晶圓廠中生產(chǎn)這些半導(dǎo)體元件，因此在制造上擁有極大的彈性，能快速符合客戶的需求?，F(xiàn)階段LSP系列的交貨期為16至20周。再者，針對(duì)LED照明設(shè)計(jì)所需的元件，Bourns提供一站式采購服務(wù)，包括過電壓、過電流和高溫保護(hù)元件，以及用于電源電路的電感和電流感應(yīng)電阻等。而LSP系列所提供的高可靠度讓Bourns的LED元件產(chǎn)品線更為完整。
力特(Littelfuse)分銷商深圳世強(qiáng)電訊(SecomTel)市場(chǎng)經(jīng)理郭宇表示，根據(jù)電壓的不同，力特LED保護(hù)元件產(chǎn)品可以分為L(zhǎng)ED保護(hù)元件5、LED保護(hù)元件6、LED保護(hù)元件9、LED保護(hù)元件13、LED保護(hù)元件18共5個(gè)系列，其中LED保護(hù)元件5系列提供QFN及SOT-89兩種封裝，其它系列均提供QFN和DO-214封裝。力特有非常完善的彈性生產(chǎn)機(jī)制，能很好的適應(yīng)客戶訂單需求變化，一般標(biāo)準(zhǔn)交期為8到10周。
郭宇表示：“力特的LED保護(hù)元件是業(yè)內(nèi)唯一量產(chǎn)的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的LED保護(hù)器件，可以為L(zhǎng)ED提供全方位的保護(hù)，并且體積小、發(fā)熱量低、工作可靠，是極具性價(jià)比的大功率LED保護(hù)產(chǎn)品?！?/P>
LED保護(hù)元件獨(dú)特性
目前市場(chǎng)也有人考慮利用SCR和齊納二極管進(jìn)行LED保護(hù)，但這三種保護(hù)元件其實(shí)有很多不同的屬性，不是通用互換產(chǎn)品。請(qǐng)看以下關(guān)于LED保護(hù)元件與常見的SCR以及齊納二極管性能的比較：1)LED保護(hù)元件能夠提供LED開路保護(hù);SCR也能提供該保護(hù)，但齊納二極管不提供，因?yàn)闊舸娏鲿?huì)導(dǎo)致齊納二極管過載并縮短其使用壽命。 2)LED保護(hù)元件提供電極反接保護(hù)，而SCR和齊納二極管則不提供。 3)LED保護(hù)元件和齊納二極管均提供ESD/雷擊保護(hù)，而SCR則不提供。(請(qǐng)見圖1)。[!--empirenews.page--]
圖1：LED保護(hù)元件與常見SCR和齊納二極管的比較
市場(chǎng)開始接受LED保護(hù)元件
基本上，力特的LED保護(hù)元件產(chǎn)品推出的時(shí)間較短，現(xiàn)在還處于客戶接受期。不過，郭宇表示，在今年6月的廣州照明展上，LED保護(hù)元件的Demo已引起了眾多室外LED照明廠家的關(guān)注，并紛紛索取樣品測(cè)試，相信隨著室外LED照明廠商對(duì)可靠性要求的提高，LED保護(hù)元件產(chǎn)品將迅速得到市場(chǎng)的認(rèn)可。
未來的半年將是大功率LED保護(hù)需求從低生產(chǎn)成本、高維修率、高維護(hù)成本到低維修率、高可靠性、低維護(hù)甚至免維護(hù)成本轉(zhuǎn)變的時(shí)期，這也將是LED保護(hù)元件被市場(chǎng)接受和認(rèn)可的關(guān)鍵時(shí)機(jī)。
以上介紹的LED保護(hù)元件主要是針對(duì)照明需求，不過，不同的市場(chǎng)對(duì)于LED保護(hù)元件有不同的需求，例如包括顯示器背光在內(nèi)的小功率LED市場(chǎng)所需的保護(hù)元件為瞬態(tài)電壓抑制器(TVS)。上海光宇睿芯微電子(SINO-IC)目前的主力產(chǎn)品之一便是TVS，不過，作為L(zhǎng)ED保護(hù)完整解決方案的供貨商，SINO-IC當(dāng)然也針對(duì)高功率LED市場(chǎng)，例如路燈照明提供所需的保護(hù)元件，目前主要的產(chǎn)品為半導(dǎo)體放電管，以及主要用于程控系統(tǒng)中的保護(hù)IC。
SINO-IC表示，該公司的TVS尺寸相當(dāng)小，因此可以用在LED封裝中(例如3528)。至于半導(dǎo)體放電管的作用就猶如一個(gè)開關(guān)一般，它能讓大電流通過，但是耗電極少，因此溫度便不會(huì)升高，可說是高功率LED(例如路燈照明)的最佳保護(hù)元件。SINO-IC的TVS月產(chǎn)量為100 KK，Sidactor為10 KK，保護(hù)IC亦是10 KK。初次供貨的交貨期約需四星期，但若是長(zhǎng)期供貨，交貨期可縮短至1星期。
最后，關(guān)于LED保護(hù)還有另一個(gè)趨勢(shì)，亦即將LED概念與保護(hù)元件概念結(jié)合在一起研發(fā)出LED保護(hù)元件新產(chǎn)品。也就是說將保護(hù)元件直接內(nèi)建陶瓷基板中，不須要再額外添加保護(hù)元件，如此可節(jié)省成本并減少20%-30%的LED元件空間，針對(duì)此，臺(tái)灣璦司柏電子已開發(fā)相關(guān)產(chǎn)品及技術(shù)，后續(xù)值得觀察。
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