簡介
正如運行在交流電源電壓上的任何電子系統(tǒng)一樣，沒有足夠保護的AC LED照明系統(tǒng)可能會被雷電浪涌或者振蕩波損壞,。金屬氧化物壓敏電阻（MOV）常常被用做保護AC LED照明" title="LED照明">LED照明系統(tǒng)免受雷電浪涌和環(huán)路波的損壞,，并幫助制造商滿足安全和性能的標準。依據(jù)IEC 61000-4-5的閃電測試和依據(jù)IEEE C.62.41的振蕩波耐受測試可在實驗室中模擬這些對生命的實際威脅,。
一款AC LED" title="AC LED">AC LED和一款DC LED一樣，都是一種在電流通過LED芯片時可以將電能轉(zhuǎn)換為光的半導(dǎo)體器件，結(jié)點過熱將會同時大大減少光輸出和縮短LED的壽命,。在引入適當?shù)臒峁芾砗碗娐繁Ｗo設(shè)計策略后,，AC LED技術(shù)提供幾個優(yōu)于傳統(tǒng)照明的優(yōu)點：包括緊湊的尺寸、減少的元器件數(shù)量,、節(jié)能和降低系統(tǒng)成本,。
TE電路保護部的PolySwitch聚合物正溫度系數(shù)(PPTC)器件可以提供過流和過溫保護，并且可以很容易地集成在AC LED的電路板上,。
過流和熱失控的設(shè)計要素
LED發(fā)光二極管具有負溫度系數(shù)的特性,，LED的正向?qū)妷海╒f）隨著溫度的升高而降低。在采用恒壓電源供電的情況下,，溫度的增加將帶來正向?qū)妷旱穆晕⒔档秃驮黾訑?shù)額相對較大的電流,。它導(dǎo)致了功耗的凈增加和溫度的升高。對于一個給定的熱路徑,，熱傳遞可能不能夠維持增加的功耗,。
在極端情況下，其結(jié)果就是熱失控,，并且可能在電流或者功率沒有被限制在額定等級內(nèi)時損壞AC LED,。在特定的額定電流范圍內(nèi)，LED燈的光輸出和通過的電流呈大致的線性關(guān)系,。如果電流超過制造商所建議的電流值,，LED燈可以變得更亮，但是光輸出的能力會以更快的速度降低,，并縮短其使用壽命,。
應(yīng)該盡一切努力去保持LED散熱以實現(xiàn)最大效率，LED通常聯(lián)接一個散熱片以盡量使結(jié)點溫度最低,。限制通過AC LED的電流或者功率可以預(yù)防熱失控,，并且有一個額外的好處就是可以在寬廣的溫度范圍內(nèi)提供更好的亮度調(diào)節(jié)以及延長使用壽命。
AN3211是首爾半導(dǎo)體公司的一款A(yù)C LED產(chǎn)品,，它包括一個AN3200 LED 和一組用于依據(jù)其正向電壓來設(shè)置其工作電流的電阻,。AN3200的內(nèi)部結(jié)構(gòu)由兩組極性相反的二極管并聯(lián)組成。如圖1所示,，隨著正半周期內(nèi)交流電源電壓的增加,，內(nèi)部LED串中的一串導(dǎo)通并發(fā)光；在負半周期內(nèi),，其他的燈串導(dǎo)通并發(fā)光,。
圖1、典型的AC LED原理圖
圖2為首爾半導(dǎo)體公司的AC LED AN3211的測試裝置,，其中一個金屬氧化物壓敏電阻（MOV）和一個PolySwitch miniSMDC014F器件集成在AC LED照明系統(tǒng)板上,，表1顯示了測試參數(shù)和結(jié)果,。
圖2、首爾半導(dǎo)體公司的AC LED AN3211的測試裝置
表1,、首爾半導(dǎo)體公司的AC LED AN3211和PolySwitch miniSMDC014F器件共同使用時的測試結(jié)果
過壓保護設(shè)計要素
AC LED已經(jīng)越來越多地用于室內(nèi)外的通用照明（GPI）系統(tǒng)應(yīng)用,。因為交流電為其直接供電，閃電可能會引起交流線路的瞬間過壓,。沒有強大的、可靠的電路保護,，雷電浪涌或者振蕩波可能會損壞AC LED,。由于電壓的變化可以產(chǎn)生不成比例的電流變化并影響光輸出，在這些交流線路電壓的波動中AC LED必須受到保護,。
PolySwitch器件有助于在出現(xiàn)穩(wěn)態(tài)過載電流的操作時限制流過LED的電流,，并在電壓出現(xiàn)波動實現(xiàn)保護。MOV常常在交流線路電壓應(yīng)用中用于抑制瞬態(tài)過壓和預(yù)防瞬態(tài)過壓帶來的損壞,。
圖3和4顯示了首爾半導(dǎo)體公司AC LED AN3211器件和7mm 200V MOV共同使用時的測試結(jié)果,。結(jié)果表明：MOV解決了雷電和振蕩波問題；同時,，在雷電浪涌和振蕩波耐受測試中光輸出是非常穩(wěn)定的,。這種方法有助于設(shè)備在特定的雷電浪涌測試（IEC 61000-4-5）和振蕩波沖擊測試后（IEEEC.62.41）能夠保持正常運作。
圖3,、首爾半導(dǎo)體公司AC LED AN 3211器件使用7mm 200V MOV過壓保護器件在2kV 8/20us雷電浪涌測試中的電壓響應(yīng),。
圖4、首爾半導(dǎo)體公司AC LED AN 3211器件使用7mm 200V MOV過壓保護器件在2.5kV 100KHz振蕩波耐受沖擊測試中的電壓響應(yīng),。
結(jié)論
盡管AC LED照明系統(tǒng)提供卓越的可靠性和設(shè)計優(yōu)點,，但它們?nèi)匀恍枰獜姶蟮倪^流、過溫和過壓的保護以滿足各種安全和性能的標準,。采用PolySwitch的過流/過溫保護器件與一個MOV器件配對可以降低設(shè)計風(fēng)險,，并提供了一個完全可復(fù)位和協(xié)調(diào)的電路保護解決方案。首爾半導(dǎo)體開發(fā)的新產(chǎn)品包含了TE電路保護部提供的過流,、過壓和過熱保護的AC 2PRO?器件,。這種混合器件在一個熱保護器件中結(jié)合了一個PPTC元件與一個MOV，并為設(shè)計師提供了單個器件集成化保護所帶來的設(shè)計靈活性和方便性,。以后的文章將介紹AC 2Pro器件是如何與各種最新的AC LED一起工作的,。
關(guān)于作者
Barry Brents是TE電路保護部的現(xiàn)場應(yīng)用工程師。他是IEEE會員,，在美國德州理工大學(xué)（Texas Tech University）獲得電機工程學(xué)士學(xué)位,， 自1991年以來一直就職于通信和電力行業(yè)。
David Neal是首爾半導(dǎo)體有限公司應(yīng)用經(jīng)理,。他是IEEE,、IES和ANSI的會員,，在馬薩諸塞州大學(xué)達特茅斯分校（University of Massachusetts Dartmouth）獲得電機工程學(xué)士學(xué)位，并活躍在固態(tài)照明行業(yè)中超過五年,。
Matt Williams是TE電路保護部全球應(yīng)用工程經(jīng)理,，負責(zé)內(nèi)部和OEM客戶的應(yīng)用支持。他是IEEE會員,，在鳳凰理工學(xué)院（Phoenix Institute of Technology）獲得電氣工程和電子通訊兩個理學(xué)學(xué)位,。