LED 照明系統(tǒng)如果要發(fā)揮其在使用壽命、低維護成本和整體可靠性方面的潛力，就需要高性能 ESD 和過熱保護。愛普科斯 (EPCOS) 保護元件為 LED 陣列、電源和控制電路提供有效且經濟高效的保護。
　　LED 對降低室內和室外燈具的能耗做出了決定性的貢獻。 LED 不僅比熒光燈和 HID 燈等傳統(tǒng)照明光源消耗更少的電量，而且還具有更長的最大使用壽命 — 長達 80,000 小時，在理想條件下甚至更長。
　　因此，在LED燈的正常使用壽命期間，傳統(tǒng)照明系統(tǒng)的燈必須更換多次。這意味著更低的維護成本和更低的整體系統(tǒng)運營成本。 LED 照明系統(tǒng)可靠性的主要威脅是：
　　ESD 事件，包括閃電
　　瞬態(tài)過流事件和浪涌
　　熱插拔期間的電流和電壓尖峰
　　反向電壓效應
　　過溫
　　因此，如果 LED 照明系統(tǒng)要像 LED 本身一樣可靠且使用壽命長，則必須有效保護所有組件和子系統(tǒng)免受組裝、維護和操作過程中遇到的這些危險。　　LED照明系統(tǒng)的基本架構和必要的保護裝置

　　圖1：LED照明系統(tǒng)的基本架構和必要的保護裝置
　　LED照明系統(tǒng)架構
　　LED 燈具由 LED 引擎（LED 陣列、LED 驅動器和控制單元）、LED 電源和電網連接組成。公司和設施管理者越來越多地部署智能網絡照明系統(tǒng)，以最大限度地提高照明效率和質量、確定燈具的狀態(tài)并實現(xiàn)遠程控制和維護。這意味著通信電源和接口也可以集成在燈具中。
　　每個子系統(tǒng)所暴露的 ESD 事件和浪涌的能量水平決定了需要哪些保護器件來確保整體系統(tǒng)的可靠性。圖 1 顯示了子系統(tǒng)及其合適的保護裝置的概述。
　　防止高能量浪涌
　　愛普科斯 (EPCOS) SIOV 壓敏電阻長期以來一直是一般過壓保護的首選解決方案。這些金屬氧化物壓敏電阻特別適合保護 LED 照明系統(tǒng)的電源免受高達 750 J 的較大能量浪涌的影響。新型 B20* 和 B25* 系列 SIOV 壓敏電阻是專為滿足浪涌保護而設計的保護組件。根據(jù) ANSI/IEEE C62.41.2 和 DOE MSSLC LED 道路燈具模型規(guī)范，要求高達 10 kV/10 kA。這些系列包括組裝在一個外殼中的三個或四個 SIOV 壓敏電阻（圖 2）。 B20* 和 B25* 系列目前的最大工作電壓為 320V、420V 和 510V。　　用于電源保護的 EPCOS SIOV 壓敏電阻

　　圖 2：用于保護電源的 EPCOS SIOV 壓敏電阻
　　TDK 憑借其愛普科斯 (EPCOS) 浪涌放電器和壓敏電阻成為全球市場領導者，其設計緊湊，可針對雷擊浪涌和其他瞬變等特大 ESD 事件提供現(xiàn)階段最可靠的保護。避雷器與壓敏電阻相結合，提供了一種節(jié)省空間、具有最佳性能的集成解決方案。
　　愛普科斯 (EPCOS) ThermoFuse 壓敏電阻T 系列由單個封裝中的盤形壓敏電阻與熱耦合保險絲串聯(lián)組成，可在功率輸入級提供特殊保護。如果壓敏電阻過熱，封裝在特殊塑料中的熱熔斷器會將壓敏電阻與電源電路斷開，從而防止火焰和煙霧產生。 T系列壓敏電阻具有高達10,000 A的浪涌電流能力和2毫秒440 J的最大能量吸收能力。
　　低能量 ESD 保護 傳統(tǒng)上，TVS 二極管用于保護電路免受低于 25 J 的 ESD 事件的影響。然而，對于微型尺寸和插入高度、寬溫度范圍內的可靠性能以及快速響應，ESD 保護要求變得越來越嚴格。響應時間。愛普科斯 (EPCOS) CeraDiode系列等多層壓敏電阻與傳統(tǒng) TVS 二極管相比具有重要優(yōu)勢，并且日益成為該能量范圍內 ESD 和浪涌保護的首選解決方案。 CeraDiodes 可以非常有效地使用，以滿足與組件尺寸相關的吸收要求。　　LED 引擎有許多可以想象的配置。它可以由多達數(shù)百個 LED 組成，這些 LED 可以串聯(lián)、并聯(lián)或兩者組合連接（圖 3）。串聯(lián)連接的燈串存在一個風險，即一個 LED 發(fā)生故障將導致整個燈串發(fā)生故障，從而導致光顯著減少。

　　LED 驅動器的 ESD 保護
　　圖 3：LED 驅動器的 ESD 保護
　　由于寄生電容極低，CeraDiodes 也是
　　用于控制燈具的數(shù)據(jù)線 ESD 保護的最佳選擇。由于網絡因物品被移動、停止服務或更換而重新配置的情況并不罕見，因此熱插拔情況相當常見，這可能會導致 ESD 事件和峰值。需要在整個系統(tǒng)中使用 CeraDiodes 提供適當?shù)?ESD 保護，以確保設備在其整個指定使用壽命內保持完整功能。　　CeraDiodes 與 TVS 二極管相比的優(yōu)勢

　　圖 4：EPCOS CeraDiodes 和 TVS 二極管的設計比較
　　CeraDiode 具有單位體積/表面積的高能量吸收能力。其有效體積幾乎是 TVS 二極管的三倍，僅為 30% 左右。因此，LED 照明設計人員可以使用更小的組件實現(xiàn)與 IEC 61000-4-2 相同的 ESD 保護和浪涌電流耐用性（圖 4）。 CeraDiode 支持燈具制造商的小型化需求。外殼尺寸為 EIA 0201 和 0402 的 EPCOS CeraDiodes 非常適合保護 LED 引擎和 LED 照明裝置陣列，并提供與占地面積更大的 TVS 二極管相同的保護。外殼尺寸 EIA 01005 的最新開發(fā)成果進一步小型化，適用于空間較小的應用，例如 LED 閃光燈。
　　鑒于ESD和瞬態(tài)干擾有多種不同形式，通常需要提供雙向保護。作為壓敏電阻，CeraDiode 在單個組件中提供雙向保護，而 TVS 二極管本質上是單向的。因此，根據(jù)設計要求，可能有必要設計兩個二極管來實現(xiàn)相同的保護。這使得 CeraDiode 在尺寸、成本和布局物流方面都具有優(yōu)勢。　　無需 IC 的溫度補償 LED 驅動器

　　圖 5：不帶 IC 的溫度補償 LED 驅動器
　　CeraDiodes 在高達 85 °C 的溫度下幾乎無降額性能方面也具有優(yōu)勢。另一方面，TVS 二極管的降額在室溫下就已經開始。因此，CeraDiodes 可確保 LED 電子器件能夠在非常大的溫度范圍內可靠運行。這不僅有助于燈具設計師最大限度地減少所需空間，而且還有助于降低成本。特定的 CeraDiode 系列甚至具有高達 125°C 或更高的非降額特性。此外，CeraDiodes 還具有 <0.5 ns 的快速高響應時間和長使用壽命的高脈沖吸收能力。
　　有效的溫度保護
　　由于 LED 需要恒定電流才能提供恒定的亮度，因此必須將其溫度精確控制在狹窄的范圍內。愛普科斯 (EPCOS) NTC 和 PTC 熱敏電阻采用 SMD 封裝，旨在保護 LED 陣列免遭過熱，并控制其溫度曲線，以實現(xiàn)最佳流明效率。這是通過自動調節(jié) LED 電流來實現(xiàn)的。由于其全面的 ±1% 的窄公差和較短的響應時間，外殼尺寸為 EIA 0402 或 0603 的新型微型愛普科斯 (EPCOS) SMD NTC 熱敏電阻可實現(xiàn)此目的所需的高精度測量。與智能電路一起，它們可以設計出有效的控制系統(tǒng)。專用 LED 樣品套件可通過訂購代碼 B57999V3999J099 購買。愛普科斯 (EPCOS) SMD PTC 熱敏電阻作為溫度限制傳感器代表了另一種簡單、可靠且經濟高效的過溫保護方法。其外殼尺寸為 EIA 0402、0603 和 0805，其寬范圍的 R/T 曲線以及 70°C 至 145°C 的傳感溫度使您可以輕松選擇正確的器件。完整產品系列的樣品可在樣品套件中提供（訂購代碼 B59001Z999A99）。
　　在沒有 IC 的更簡單的 LED 驅動器設計中，還可以使用PTC 熱敏電阻將其與 LED 串聯(lián)，以減少高溫下的 LED 正向電流（圖 5）。對于此類應用，建議使用引線或大型 SMD PTC 熱敏電阻（外殼尺寸 EIA 3225 或 4032）。
　　用于 LED 照明系統(tǒng)的廣泛組件組合　　TDK 的完整保護器件系列輔以各種高性能 TDK 和 EPCOS 薄膜電容器、MLCC、電感器和變壓器，可幫助設計出適用于室內和室外 LED 照明系統(tǒng)的緊湊、可靠且長壽命的燈具。

　　表：用于 LED 照明的 EPCOS CeraDiodes 產品組合。