一、為什么要對LED進行保護

　　白光LED 由于有著很多優點，正在越來越多的進入人們的日常生活之中，它的使用量現在變得非常的巨大。它是新器件，有其自身使用上的特點。白光LED屬于電壓敏感型的器件。每支LED工作時電流不要超過20mA，超過太多LED就會很容易被燒毀。LED如果是正常使用，其壽命是非常長的。但人們在實際使用中LED往往容易壞，道理何在呢？其實就是沒有考慮到LED的使用特點和對它加上保護電路。

　　LED是光電半導體器件，在裝配過程中容易被靜電擊傷。這就需要在裝配過程中進行靜電防護。我們發現很多生產廠家的人沒有這個概念或根本不懂，這是不行的。

　　LED在實際工作中是以20mA的電流為上限，但往往會由于在使用中的各種原因而造成電流增大，如果不采取保護措施，這種增大的電流超過一定的時間和幅度后LED就會損壞。

　　二、造成LED損壞的原因

　　1、供電電壓的突然升高。讓供電電源電壓突然升高的原因就很多了，例如電源的質量問題，或者用戶的不當使用等等原因都可能讓供電的電源電壓突然升高。

　　2、線路中某個元件或印制線條或其它導線的短路而形成LED供電通路的局部短路，使這個地方的電壓增高。

　　3、某個LED因為自身的質量原因損壞因而形成短路，它原有的電壓降就轉嫁到其它LED上。

　　4、燈具內的溫度過高，使LED的特性變壞。

　　5、燈具內部進了水，水是導電的。

　　6、在裝配的時候沒有做好防靜電的工作，使LED的內部已經被靜電所傷害。盡管施加的是正常電壓和電流值，也是極易造成LED的損壞。

　　這些原因都會造成LED電流的明顯大幅上升，很快LED的芯片就會因為過熱而被燒毀。根據我們的經驗，LED燒毀后多數是兩極短路，少部分是斷路。每支LED約有3.2V左右的壓降，它燒毀后若是斷路這串LED就不發光了。若是短路這個電壓就轉給了其它的LED，造成其它LED的更大電流，其它LED就會更快的被燒毀，甚至危急電源。本來是小損壞就極容易的造成大事故。LED一般安裝在高處，安裝的時候就不容易，要維修就更難。所以LED的保護是實際的需求，但目前沒有被大家重視，也是很多人無奈沒有辦法處理的難題。

　　三、怎么對LED來進行保護

　　對LED的保護我們首先想到的是用保險管，但保險管是一次性的，而且反應速度也太慢，既效果差實際使用也很麻煩，所以保險管不適宜用于現在LED燈成品中，因為LED燈現在主要是在城市的光彩工程和亮化工程。針對這種實際的需求，我們做了大量的實驗，并根據工程的要求總結出了LED保護電路要有的特點，它很苛刻：在超出正常使用電流時能立即啟動保護，讓LED的供電通路就被斷開，使LED和電源都能得到保護，在整個燈正常后又能夠自動恢復供電，不影響LED工作，關鍵是因為它是民用產品，所加的電路不能太復雜體積不能太大，成本要低。這些要求都是互相矛盾，互相制約的，實現起來很困難。

　　首先應該確定選用哪種保護電路和保護器件。

　　1、我們可以選擇使用瞬態電壓抑制二極管（簡稱TVS）。瞬態電壓抑制二極管是一種二極管形式的高效能保護器件。當它的兩極受到反向瞬態高能量沖擊時，能以10的負12次方秒極短時間的速度，使自己兩極間的高阻立即降低為低阻，吸收高達數千瓦的浪涌功率，把兩極間的電壓箝位在一個預定的電壓值，有效的保護了電子線路中的精密元器件。瞬態電壓抑制二極管具有響應時間快、瞬態功率大、漏電流低、擊穿電壓偏差一致性好、箝位電壓較易控制、無損壞極限、體積小等優點。

　　但是在實際使用中發現不是很理想。首先是要尋找滿足要求電壓值的TVS器件很不容易。TVS器件主要應用于防雷和避雷，以及220V以上的過電壓吸收等，而LED燈的供電電壓一般是24V或12V，這種電壓值的TVS成品很少，試驗不好進行。同時我們知道：LED光珠的損壞主要是因為電流過大使芯片內部過熱造成的。TVS只能探測過電壓不能探測過電流。過電壓肯定是過電流的原因，但是要選擇合適的電壓保護點很難掌握，這種器件就無法生產也就很難在實際中使用。

　　2、我們可以選擇自恢復保險管。自恢復保險管又稱為高分子聚合物正溫度熱敏電阻PTC，是由聚合物與導電粒子等構成。在經過特殊加工后，導電粒子在聚合物中構成鏈狀導電通路。當正常工作電流通過（或元件處于正常環境溫度）時，PTC自恢復保險絲呈低阻狀態；當電路中有異常過電流通過（或環境溫度升高）時，大電流（或環境溫度升高）所產生的熱量使聚合物迅速膨脹，也就切斷了導電粒子所構成的導電通路，PTC自恢復保險絲呈高阻狀態；當電路中過電流（超溫狀態）消失后，聚合物冷卻，體積恢復正常，其中導電粒子又重新構成導電通路，PTC自恢復保險絲又呈初始的低阻狀態。在正常工作狀態自恢復保險管的發熱很小，在異常工作狀態它的發熱很高阻值就很大，也就限制了通過它的電流，從而起到了保護作用。它的體積小，成本低，可反復使用，實現了保護的自動啟動自動退出；它是固態封裝耐沖擊不容易被損壞；我們在實際的測試中發現：由于它是熱敏感器件，受溫度的影響很大，由于PTC封裝在燈具的內部，光珠肯定要發熱就要影響PTC的工作性能。對已經確定的燈具可以通過試驗來選擇PTC，比較可靠的使用方法是讓它遠離發熱的燈珠。

　　在具體的電路中，有兩種方式可供使用時選擇：

　　1、分路保護。一般LED燈是分成很多串接支路。比如24V電壓，我們都是用7支LED光珠相串接再加一支電阻構成，電流一般為17~19mA，根據需要我們可以選擇7的整數倍光珠來組合成一支整燈。我們可以在每個支路的前面加一支PTC元件分別進行保護。這種方式的好處是精確性高，保護的可靠性好。

　　2、總體保護。在所有光珠的前面加接一支PTC元件，對整燈進行保護。這種方式的好處是簡單，不占體積。我們一般是選用這種方式。就家用產品來說，這種保護在實際使用中的結果還是令人滿意的。

　　PTC的選用很講究，我們都是通過很長時間的實驗才摸索出了較為準確的對應數值。

　　四、LED的靜電防護

　　所有的物質都由原子構成，原子中有電子和質子。當物質獲得或失去電子，它將變成帶負電或正電，這些電荷在材料表面上積累我們就稱之物體帶上了靜電。電荷積累通常因材料互相接觸分離而產生，也可由摩擦引起，稱為摩擦起電。有許多因素會影響電荷的積累，包括接觸壓力、摩擦系數和分離速度等等。靜電電荷會不斷積累，如果沒有泄放通道，這個數值最后會達到很高，直到造成電荷產生的作用停止、電荷被泄放或達到足夠的強度可以擊穿周圍物質介質為止。電介質被擊穿后，靜電電荷會很快得到平衡，這種電荷的快速中和就稱為靜電放電。由于在很小的電阻上快速泄放電壓，泄放電流會很大，可能超過20安培，如果這種放電通過靜電敏感元件進行，這么大的電流將對設計為僅導通電壓是3V多和電流是20mA的LED造成嚴重傷害。

　　1、 為什么要提高靜電的防護意識

　　在本世紀70前代以前，很多靜電問題都是由于人們沒有靜電防護意識而造成的，即使現在也有很多人懷疑靜電放電會對電子產品造成損壞。這是因為大多數靜電放電損害發生在人的感覺以下，因為人體對靜電放電的感知電壓約為3KV，而許多電子元件在幾百伏甚至幾十伏時就會損壞，通常電子器件被靜電放電損壞后沒有明顯的界限，把元件安裝在設備上以后再檢測，結果出現很多問題，分析也相當困難。特別是潛在損壞，即使使用精密儀器也很難測量出其性能有明顯的變化。但近年實驗證實，這種潛在損壞在一定時間以后，電子產品的可靠性明顯下降。靜電造成的損壞絕對是真真實實的。