節(jié)能發(fā)光二極管（LED）越來越多地應(yīng)用于外部區(qū)域，但是LED和所需的電子元件在外部環(huán)境中會(huì)遭遇過壓或受損的危險(xiǎn)，因此對(duì)LED進(jìn)行適當(dāng)保護(hù)至關(guān)重要。

發(fā)光二極管（LED）有著非常好的發(fā)展前景，這不僅是因?yàn)槠鋬r(jià)格下降，還因?yàn)楦鲊?guó)政府都在致力于降低能耗。大功率LED（目前仍以藍(lán)寶石或SiC為基礎(chǔ)，而將來則會(huì)轉(zhuǎn)變成以AIN和GaN為基礎(chǔ)）將會(huì)大量用于照明應(yīng)用，如戶外廣告牌、針對(duì)交通管控的信號(hào)裝置和用于起飛與著陸的限位發(fā)光體。采用LED有多方面優(yōu)勢(shì)，如使用壽命長(zhǎng)、效率高和擁有各種色調(diào)可供選擇，即使與節(jié)能燈和熒光燈相比，也毫不遜色。

雖然LED具備公認(rèn)的良好效益性和可靠性，但是它本身卻很敏感和脆弱。熱力學(xué)負(fù)荷是已知的最容易導(dǎo)致LED與電路斷開的一個(gè)原因。其他造成LED故障的原因還包括靜電荷（靜電放電/ESD）和因附近雷電電擊造成的過載。在一個(gè)環(huán)鏈，短路、斷開或受損的LED會(huì)使整個(gè)環(huán)鏈?zhǔn)АＨ绻麑⒋水a(chǎn)品應(yīng)用于安全場(chǎng)合，就會(huì)造成嚴(yán)重的后果。

盡管如此，只要采取適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施，LED的優(yōu)勢(shì)仍可被使用。此前在保護(hù)外部應(yīng)用場(chǎng)合中的LED方面缺乏有效的解決途徑，而且技術(shù)人員對(duì)于LED環(huán)節(jié)的保護(hù)措施往往缺乏深入思考和探究。雖然現(xiàn)在可以使用所謂LED開環(huán)保護(hù)元器件所構(gòu)成的設(shè)備，但是還沒有人能夠真正識(shí)別出其優(yōu)點(diǎn)，無論LED的保護(hù)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)上有多重要。

LED的一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)是必須用到電子器件

大功率LED通常作為一種低壓裝置（電壓通常位于大約2.7V紅色至4.1V藍(lán)色區(qū)間）接入到環(huán)線電路里并采用恒定電流供電，其中一個(gè)環(huán)線可以包含有5～20個(gè)LED。統(tǒng)一供電模式可以確保LED的亮度保持均勻，也便于對(duì)整個(gè)環(huán)路進(jìn)行調(diào)控。但是驅(qū)動(dòng)LED所需的電子器件卻不穩(wěn)定，它們對(duì)溫度和濕度的變化比較敏感，如前所述，一旦其中一個(gè)LED出現(xiàn)了斷電問題，便會(huì)造成整個(gè)環(huán)路失靈。這對(duì)于裝有很多LED環(huán)路的大型廣告牌來說并無大礙，但是對(duì)于交通信號(hào)燈或著陸跑道邊緣的標(biāo)識(shí)來說，則是非常嚴(yán)重的問題。
LED照明的三個(gè)重要領(lǐng)域需要具備特別的防護(hù)：DC整流器前端的AC開關(guān)部分、DC部分（亦稱為L(zhǎng)ED驅(qū)動(dòng)）和LED自身。

對(duì)交流電路的保護(hù)

LED通常設(shè)有組合開關(guān)電路（SNT），而此類開關(guān)電源電路要比線性調(diào)節(jié)變壓器電源電路更需要保護(hù)。因此需要準(zhǔn)確考慮交流電路（AC）的保險(xiǎn)規(guī)格問題。這種電路對(duì)于瞬間過電壓非常敏感，尤其是可以達(dá)到3～10kA以上的雷電過電壓。因此必須要選用規(guī)格足夠大的電路保護(hù)，以免被擊穿。因此電壓、電流和電熱值（即I2t數(shù)值）便成為選擇保險(xiǎn)的主要依據(jù)。I2t數(shù)值確定了保險(xiǎn)所能承受而不被擊穿和電路不會(huì)中斷的電能數(shù)量。在實(shí)際工作中，采用高I2t數(shù)值的保險(xiǎn)非常必要，可以克服雷電過電壓?jiǎn)栴}并保持持續(xù)照明。通過提高保險(xiǎn)的電流負(fù)荷或加大時(shí)間延遲率，即可實(shí)現(xiàn)這種較高的數(shù)值。

另一種保護(hù)電源開關(guān)部件的可能性是使用金屬氧化的壓敏電阻（MOV）。這種電阻作為電壓相關(guān)電阻，可以壓制輸入電路上的過電壓并與電路或與受保護(hù)的模塊相并聯(lián)。隨著電壓數(shù)值上升，MOV的電阻值呈下降趨勢(shì)，以此來排放電源上的過電壓。

這兩種保護(hù)裝置，即過電流保護(hù)措施和過電壓MOV保護(hù)措施的主要區(qū)別在于過電流保護(hù)措施屬于所需的安全裝置范疇，而MOV則是提高可靠性的一種方式。

通過熔斷器對(duì)DC/DC轉(zhuǎn)換器進(jìn)行保護(hù)勢(shì)在必行

LED通常采用串聯(lián)方式連接并由恒定電源供電，以達(dá)到最佳的亮度、色度和強(qiáng)度。電流通過一個(gè)直流（DC/DC）轉(zhuǎn)換器進(jìn)行傳輸，因此直流轉(zhuǎn)換器便成為整個(gè)LED電路中的一個(gè)重要組成部分。當(dāng)出現(xiàn)過電流時(shí)，高壓DC保護(hù)會(huì)將電路切斷。因此這種保護(hù)必須集成到DC部分中。同時(shí)，瞬間電壓抑制（TVS）二極管可以對(duì)直流轉(zhuǎn)換器中的振蕩器進(jìn)行保護(hù)（圖1）。

即使采用了MOV，由于其響應(yīng)時(shí)間的原因，仍會(huì)讓一部分過電流通過。這部分電流仍會(huì)給LED驅(qū)動(dòng)或LED自身造成傷害。因此建議在整流器上加設(shè)一個(gè)微調(diào)的阻尼元件（如TVS二極管），以實(shí)現(xiàn)對(duì)這部分電流的排放。

在軌道交通、停車場(chǎng)和其他外部LED照明上設(shè)置可更換模塊的做法越來越普遍，因?yàn)檫@種模塊維護(hù)方便且長(zhǎng)期可靠。使用過電壓保護(hù)裝置（電涌保護(hù)器/SPD），可以實(shí)現(xiàn)對(duì)所需的三個(gè)MOV集成使用。過電壓保護(hù)裝置也可以內(nèi)設(shè)一個(gè)MOV電熱保護(hù)功能，以便對(duì)有害的不穩(wěn)定性熱能進(jìn)行監(jiān)控。典型的做法是此類部件與電源輸入線路呈并聯(lián)關(guān)系。但也出現(xiàn)了一些新型的串聯(lián)模塊，當(dāng)熱保護(hù)被觸發(fā)時(shí)，便可實(shí)現(xiàn)照明與電源的分離。從中也可以判斷出何時(shí)需要更換過電壓保護(hù)裝置。

振動(dòng)、受熱和老化等現(xiàn)象會(huì)對(duì)LED線路造成損傷?？梢酝ㄟ^在環(huán)鏈上設(shè)置一個(gè)與LED并聯(lián)的保護(hù)元件來達(dá)到防護(hù)目的。這可以是一種電子電阻，它在電路發(fā)生斷路時(shí)可起到一種旁通的作用，即把電流通向相應(yīng)的LED上，使LED繼續(xù)發(fā)亮。

在某一個(gè)LED發(fā)生斷電的情況下，Littelfuse公司的PLED保護(hù)元件（即LED保護(hù)器）既可實(shí)現(xiàn)過電壓保護(hù)，同時(shí)也可實(shí)現(xiàn)環(huán)鏈電路的連續(xù)運(yùn)行（圖2）。PLED元件與環(huán)鏈電路上的每個(gè)LED相并聯(lián)，當(dāng)一個(gè)LED發(fā)生斷電并與電路相分離時(shí)，所接入的PLED即可承擔(dān)起LED的功能并使電流繼續(xù)流通。由此可以使后面的電路繼續(xù)工作，而不會(huì)造成整個(gè)電路失靈。

PLED是一種由電壓帶動(dòng)并帶有幾微安級(jí)別的低排放電流的開關(guān)裝置。在啟動(dòng)時(shí)，為低歐姆開關(guān)，以降低電流的消耗量。PLED只需幾安培即可實(shí)現(xiàn)關(guān)斷，因此對(duì)于電路來說并無實(shí)質(zhì)性影響。只要這些保護(hù)裝置與LED進(jìn)行并聯(lián)連接，一旦LED斷電，仍有足夠的電壓來觸發(fā)保護(hù)裝置啟動(dòng)。此外，PLED包含有反向電流二極管，在供電電源的正負(fù)極被錯(cuò)接時(shí)，它可以對(duì)LED環(huán)鏈電路實(shí)施保護(hù)（圖3）。

用于外部環(huán)境中的LED元件需要特殊保護(hù)

PLED元件通常是通過環(huán)鏈電路上的每個(gè)LED實(shí)現(xiàn)開關(guān)動(dòng)作。但是也有一些可以保護(hù)兩個(gè)或三個(gè)LED的元件可供使用。由此可以降低防護(hù)措施成本，但是一旦某個(gè)LED發(fā)生斷電，會(huì)使其他受到保護(hù)的LED出現(xiàn)不亮的情況。

由于外部用照明LED越來越受到人們的喜愛，其整體電子器件因敏感性強(qiáng)而需要特別的保護(hù)。尤其是對(duì)可靠性要求較高的應(yīng)用場(chǎng)合，如安全照明設(shè)施等更是如此。因此LED照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)人員必須要更多地關(guān)注照明系統(tǒng)的安全性和可靠性問題。要關(guān)注電路是否具備良好的保護(hù)措施，不僅包括所有元器件，也包括饋電至LED的全過程。