做和如何为LED灯泡设计选择合适的交流保险丝

如何为LED灯泡设计选择合适的交流保险丝？

自从最早的室内 泡版本被开发出来之后，设计人员面临着各种各样的技术挑战，包括交流到直流电源的转换、散热设用于高精度计、当前灯泡尺寸带来的物理空间限制、电气暂态，再加上驱动 产生光的基本挑战。

其中最重要的挑战之一就是为LED和电路中上游的所有有源和无源组件提供瞬态保护。这些瞬变通常是由于AC输入端的雷电感应浪涌。这些威胁意味着LED灯泡需要过流和过压保护。日益增加的功能需求和更高的光输出增加了LED板上的元件数量。较高的光输出要求较大的散热片，以消散较高功率LED产生的热量。由于LED灯泡的外形与目前的白炽灯和CFL灯泡（如家用灯具中常用的A19灯泡）兼容，包括一个AC / DC电源电路，以便它们可以在标准灯泡插座中工作（图1）。直接连接到交流电源的任何东西都可能因灯泡的内部元件和/或电路故障引起的短路和过载情况而受损。此外，雷电浪涌或负载开关瞬态（源于灯泡外部）可能会产生电压尖峰或环形波，这些电压尖峰或环形波会产生压力并最终损坏灯泡内的元件。

图1：典型家用LED灯的结构。

基于LED的灯泡的电路基本单元块如图2所示，（从右到左）：

多个单芯片LED串联（LED串）

LED串驱动电路，带有相可通过稍松溢流阀外壳或更换弹簧排除应的用于保护LED串的控制器电路

DC-DC转换器电路

线路整流器电路

EMI过滤器组件

交流输入电路由一个线路系列交流保险丝和一个线与中性点间的压敏电阻组成。交流保险丝是灯泡的主要过流保护装置。当正确选择所有必要的设计参数时，该保险丝通过CES塑料市场经济分析师BillWood表示安全地断开所有与交流线路输入的电路连接，可以充分保护所有下游元件免受感应瞬变和短路/过载条件下的电气过载（EOS）造成的损坏。考虑到LED灯泡的空间狭小，因此需要为交流输入选择高度紧凑的交流保险丝。保险丝的功能是在电流过载条件下通过熔化来为部件和完整电路提供保护。换句话说，保险丝意在成为电路中的薄弱环节。与交流线路输入串联的交流保险丝将提供短路保护和过载保护。今天，交流保险丝可提供最小的外形尺寸，可提供安培额定值和额定电压的多种选择。一系列额外的关键熔丝参数和表面贴装设计也可供设计工程师选择。

LED灯泡的设计者需要考虑各种重要问题，以便选择合适的交流保险丝：

★ 第一步是要了解一些基本的信息，比如灯当制造商购买检测装备时泡的正常工作电流、应用电压，环境温度、过载电流水平和保险丝必须打开的时间长度、最大允许故障电流以及脉冲、浪涌电流、涌入电流、启动电流和电路瞬变等等。

★ 在设计早期，就要知道灯泡将在哪个市场或哪些市场销售。因为不同的国家或地区，比如美国、北美、欧洲、亚洲等，不同的标准将决定设计和测试要求。

★ 确定尺寸限制。保险丝可以采用多种方法封装，但表面贴装设计是 应用最常见的形式。幸运的是，对于电路设计人员来说，现在可以使用更小尺寸的保险丝来保护交流输入，这只是以前用的最小保险丝尺寸的一半。

★ 通过保险丝的电流产生的温度随着环境温度的变化而增加或减少。 请注意，保险丝的“环境温度”与“室温”不同。相反，环境温度是指在保险丝周围的空气温度，通常远高于室温。对于25度左右的环境温度，一般建议保险丝的额定电流不超过额定电流的75％。 保险丝本质上是对温度敏感的器件，所以即使温度变化很小，也会大大影响保险丝的预期寿命。

★ 确定应用程序需要的断开容量。这是保险丝在额定电压下可以安全中断的最大认可电流。在故障或短路情况下，保险丝可能会接收到比正常工作电流高数倍的瞬时过载电流。安全操作要求保险丝保持完好（不爆炸或破裂）并切断电路。

★ 确保在生产之前有足够的时间进行彻底的应用测试和验证。如果最初的设计没有通过这些测试，请确保在计划中有足够的余地来修改设计和重新测试。

★ 最后，设计人员必须将保险丝与下游的超压保护和LED串驱动电路相协调。在LED灯泡设计过程的开始，必须考虑瞬态抑制。选定的保险丝必须承受规定电平的瞬态能量，从而不会对LED串驱动电路的性能造成负面影响。AC输入电路保险丝和压敏电阻在正确协调时提供瞬态保护解决方案，在保险丝不烧断的情况下，有控制过压的能力，并且安全地保护下游电路，同时对LED串驱动电路的干扰最小 ，包括LED串本身。