Элементы защиты Tyco Electronics/Raychem Circuit Protection для светодиодной подсветки

Среди всех современных технологий, существующих в области освещения, светодиодная технология — наиболее перспективная и активно развивающаяся на мировом рынке. Она не нова, но совершенствование материалов и технологий позволяет производить все более яркие, долговечные и энергосберегающие источники света для широкой области применений.

Компания Tyco Electronics/Raychem Circuit Protection производит весь спектр элементов защиты для средств светодиодной подсветки. Комплекс этих устройств обеспечивает полную защиту светодиодов по току, напряжению и температуре, благодаря которым светодиодная техника может служить дольше. Хотя светодиоды имеют продолжительный срок службы, необходимо иметь в виду, что он зависит от многих факторов. Например, от температуры p-n-перехода, рабочих напряжений и токов. Разработчики новых изделий сталкиваются с необходимостью предпринимать отдельные действия для обеспечения гарантированной защиты от превышения установленных значений (рис. 1). Одним из ключевых является и вопрос соответствия продукции международным стандартам безопасности.

Рассмотрим основной ряд проблем, возникающих у производителя светодиодного оборудования, и возможные пути их решения на примере известных элементов защиты Tyco Electronics/Raychem Circuit Protection.

Защита светодиодов

Температурный контроль светодиодов

Проблема. Светодиоды выделяют тепло. Большая часть электрической энергии, подаваемой на светодиод, преобразуется в тепло, а не свет. Если этого не учитывать, тепло может снизить срок работы светодиода и ухудшить уровень освещения.

Решение. Устройства PolySwitch. Подключение устройства PolySwitch последовательно со светодиодом позволяет реализовать защиту по току (рис. 2). Вдобавок к токовой защите PolySwitch может осуществлять защиту по температуре, при условии термического контакта металлических проводников платы с радиатором светодиода.

Защита светдиодов по питанию

Проблема. Импульсы и скачки напряжения в питающей сети снижают срок работы светодиода. Случайные скачки напряжения в оборудовании на основе светодиодов существенно снижают срок работы светодиода.

Решение. Устройства PolySwitch серии LVR и металл-оксидные варисторы ROV.

Металл-оксидные варисторы серии ROV размещаются параллельно входу, они помогают осуществлять защиту по напряжению в изделиях на основе светодиодов.

Элемент LVR может быть расположен как до (рис. 3), так и после варистора.

Многие производители оборудования предпочитают сочетать восстанавливаемую защиту PolySwitch с дополнительной одноразовой защитой для серьезных перегрузок. R1 в этом примере является нагрузочным резистором, который позволяет напряжению находиться в необходимых границах для LVR в случае самых больших перегрузок по току. В качестве одноразовой защиты можно использовать плавкий предохранитель.

Выбирая элемент защиты, следует принимать во внимание время его срабатывания, которое будет тем меньше, чем сильнее степень опасного воздействия. Наиболее опасные, то есть несущие наибольшую энергию импульсы будут вызывать ускоренную реакцию по сравнению со средними и малыми перегрузками.

Защита контроллера по входу

Проблема. LED-контроллер подключен к неправильному источнику постоянного напряжения.

Многие LED-устройства подвергаются разрушению из-за неверного уровня напряжения в DC источнике питания либо нарушения полярности.

Решение. Устройства PolyZen. Устройство PolyZen на входе контроллера (рис. 4) помогает защитить его от непреднамеренных воздействий высоких напряжений и неверной полярности.

Защита выхода контроллера

Проблема. Сбой на выходе контроллера.

Выходы контроллера могут быть повреждены в случае короткого замыкания.

Решение. Устройства PolySwitch. Если вход контроллера не требует защиты, она может понадобиться на выходах контроллера, чтобы предотвратить короткое замыкание и прочие неисправности (рис. 5).

Защита светдиодов от электростатического разряда

Проблема. Светодиоды подвержены электростатическим разрядам.

Электростатические разряды могут стать причиной преждевременного отказа светодиодов.

Решение. Tyco Electronics PESD Protection Device. Если светодиод не имеет встроенной электростатической защиты, ее возможно реализовать, подключив устройство PESD параллельно светодиоду (рис. 6).

Светильники низкого напряжения

Проблема. Источники питания по второму классу безопасности должны соответствовать стандартам безопасности.

Использование таких источников питания в системах освещения позволяет снизить стоимость и повысить универсальность систем.

Решение. Металл-оксидные варисторы ROV. Широкий диапазон устройств Tyco Electronics позволяет разработчикам обеспечивать безопасную работу с источниками питания по классу II в изделиях со светодиодной подсветкой. В качестве примера на рис. 7 приведена комбинация ROV и PolySwitch в выходной ветви схемы, она позволяет источнику питания соответствовать требованиям испытаний на перегрузку UL 1310, параграф 35.1.

Светодиодная подсветка в LCD-дисплеях

Проблема. Перегрев. Если вентиляционные отверстия монитора по какой-либо причине перекрыты, нарастание выделения тепла от светодиодной подсветки экрана приведет к перегреву или даже к тепловому пробою драйвера светодиода.

Решение. Устройства PolySwitch. Необходимо тщательно подойти к вопросу выбора расположения PolySwitch для термического контакта в оптимальном месте (рис. 8). В таком случае при забитых вентиляционных каналах и последующем перегреве PolySwitch сможет разорвать цепь для защиты монитора.

Светодиодная подсветка находит применение в разных современных устройствах и приборах: от бытовых светильников, систем наружного освещения и рекламных вывесок до фоновой подсветки экранов LCD мониторов/телевизоров и систем аварийного освещения.

В любом из этих применений правильно организованная комбинированная защита позволит максимально использовать потенциал светодиодов, обеспечивая оптимальный режим работы и длительный срок службы.

В завершении статьи выделим ключевые положения, которыми руководствуется компания Raychem Circuit Protection при разработке элементов защиты для светодиодных применений.

Особенности и преимущества элементов защиты светдиодов Raychem Circuit Protection

• Защита от ущерба при неправильной работе устройства, что может привести к пожару или повреждениям.
• Позволяют выпускаемой светодиодной технике соответствовать международным стандартам по безопасности.
• Согласованная защита по току, напряжению и температуре для различных применений светодиодов.
• Различные форм-факторы дают разработчику дополнительную свободу при проектировании.
• Совместимы с электронными сборками массового выпуска.
• Характеристики устройств соответствуют требованиям электроники для освещения.
• RoHS-совместимы.
• ELV-совместимы.

Примеры применения элементов защиты светдиодов Raychem Circuit Protection

• Защита по входному питанию при скачках напряжения и тока.
• Защита батарей аварийного освещения от перегрева и сверхтоков.
• Защита ЖК-дисплеев от короткого замыкания и перегрузки в устройствах светодиодной подсветки экрана.
• Защита от перенапряжений для источников питания по классу безопасности II (class 2), используемых для светодиодных осветительных приборов низкого напряжения.
• Защита от перегрева для повышения срока службы светодиодов в светодиодных светильниках переменного тока.
• Защита светодиодов от электростатических разрядов.
• Грозозащита уличных светодиодных панелей.

Литература

1. Tyco Electronics/Raychem Circuit Protection. Databook. 2004.
2. Raychem Circuit Protection. Products Catalog. 2009.
3. Курышев К. Элементы защиты по току и напряжению Raychem Circuit Protection в телекоммуникационных цепях. Пьеса о защите с оптимистическим финалом // Компоненты и технологии. 2005. № 4.
4. Курышев К. Все, что вы хотели узнать о PolySwitch, но боялись спросить // Компоненты и технологии. 2006. № 3.
5. Курышев К., Коротков М. PolySwitch серии LVR против перегрузок в цепях с напряжением 220 В // Компоненты и технологии. 2008. № 3.
6. www.circuitprotection.ru