如何為LED燈泡設計選擇合適的交流保險絲？

　　自從最早的室內 泡版本被開發(fā)出來之后，設計人員面臨著各種各樣的技術挑戰(zhàn)，包括交流到直流電源的轉換、散熱設計、當前燈泡尺寸帶來的物理空間限制、電氣暫態(tài)，再加上驅動 產生光的基本挑戰(zhàn)。

　　其中最重要的挑戰(zhàn)之一就是為LED和電路中上游的所有有源和無源組件提供瞬態(tài)保護。這些瞬變通常是由于AC輸入端的雷電感應浪涌。這些威脅意味著LED燈泡需要過流和過壓保護。日益增加的功能需求和更高的光輸出增加了LED板上的元件數(shù)量。較高的光輸出要求較大的散熱片，以消散較高功率LED產生的熱量。由于LED燈泡的外形與目前的白熾燈和CFL燈泡（如家用燈具中常用的A19燈泡）兼容，包括一個AC / DC電源電路，以便它們可以在標準燈泡插座中工作（圖1）。直接連接到交流電源的任何東西都可能因燈泡的內部元件和/或電路故障引起的短路和過載情況而受損。此外，雷電浪涌或負載開關瞬態(tài)（源于燈泡外部）可能會產生電壓尖峰或環(huán)形波，這些電壓尖峰或環(huán)形波會產生壓力并最終損壞燈泡內的元件。

　　圖1：典型家用LED燈的結構。

　　基于LED的燈泡的電路基本單元塊如圖2所示，（從右到左）：

　　多個單芯片LED串聯(lián)（LED串）

　　LED串驅動電路，帶有相應的用于保護LED串的控制器電路

　　DC-DC轉換器電路

　　線路整流器電路

　　EMI過濾器組件

　　交流輸入電路由一個線路系列交流保險絲和一個線與中性點間的壓敏電阻組成。交流保險絲是燈泡的主要過流保護裝置。當正確選擇所有必要的設計參數(shù)時，該保險絲通過安全地斷開所有與交流線路輸入的電路連接，可以充分保護所有下游元件免受感應瞬變和短路/過載條件下的電氣過載（EOS）造成的損壞?？紤]到LED燈泡的空間狹小，因此需要為交流輸入選擇高度緊湊的交流保險絲。保險絲的功能是在電流過載條件下通過熔化來為部件和完整電路提供保護。換句話說，保險絲意在成為電路中的薄弱環(huán)節(jié)。與交流線路輸入串聯(lián)的交流保險絲將提供短路保護和過載保護。今天，交流保險絲可提供最小的外形尺寸，可提供安培額定值和額定電壓的多種選擇。一系列額外的關鍵熔絲參數(shù)和表面貼裝設計也可供設計工程師選擇。

　　LED燈泡的設計者需要考慮各種重要問題，以便選擇合適的交流保險絲：

　　★ 第一步是要了解一些基本的信息，比如燈泡的正常工作電流、應用電壓，環(huán)境溫度、過載電流水平和保險絲必須打開的時間長度、最大允許故障電流以及脈沖、浪涌電流、涌入電流、啟動電流和電路瞬變等等。

　　★ 在設計早期，就要知道燈泡將在哪個市場或哪些市場銷售。因為不同的國家或地區(qū)，比如美國、北美、歐洲、亞洲等，不同的標準將決定設計和測試要求。

　　★ 確定尺寸限制。保險絲可以采用多種方法封裝，但表面貼裝設計是 應用最常見的形式。幸運的是，對于電路設計人員來說，現(xiàn)在可以使用更小尺寸的保險絲來保護交流輸入，這只是以前用的最小保險絲尺寸的一半。

　　★ 通過保險絲的電流產生的溫度隨著環(huán)境溫度的變化而增加或減少。 請注意，保險絲的“環(huán)境溫度”與“室溫”不同。相反，環(huán)境溫度是指在保險絲周圍的空氣溫度，通常遠高于室溫。對于25度左右的環(huán)境溫度，一般建議保險絲的額定電流不超過額定電流的75％。 保險絲本質上是對溫度敏感的器件，所以即使溫度變化很小，也會大大影響保險絲的預期壽命。

　　★ 確定應用程序需要的斷開容量。這是保險絲在額定電壓下可以安全中斷的最大認可電流。在故障或短路情況下，保險絲可能會接收到比正常工作電流高數(shù)倍的瞬時過載電流。安全操作要求保險絲保持完好（不爆炸或破裂）并切斷電路。

　　★ 確保在生產之前有足夠的時間進行徹底的應用測試和驗證。如果最初的設計沒有通過這些測試，請確保在計劃中有足夠的余地來修改設計和重新測試。

　　★ 最后，設計人員必須將保險絲與下游的超壓保護和LED串驅動電路相協(xié)調。在LED燈泡設計過程的開始，必須考慮瞬態(tài)抑制。選定的保險絲必須承受規(guī)定電平的瞬態(tài)能量，從而不會對LED串驅動電路的性能造成負面影響。AC輸入電路保險絲和壓敏電阻在正確協(xié)調時提供瞬態(tài)保護解決方案，在保險絲不燒斷的情況下，有控制過壓的能力，并且安全地保護下游電路，同時對LED串驅動電路的干擾最小 ，包括LED串本身。