中心論題：

• 為什么要對LED進(jìn)行保護
• 造成LED損壞的原因
• 怎么對LED來(lái)進(jìn)行保護
• LED的靜電防護
• LED生產(chǎn)車(chē)間的靜電防護

解決方案：

• 選擇自恢復保險管
• 保護電路上可采用分路保護和總體保護
• LED的靜電防護和生產(chǎn)車(chē)間的靜電防護

為什么要對LED進(jìn)行保護
白光LED 由于有著(zhù)很多優(yōu)點(diǎn)，正在越來(lái)越多的進(jìn)入人們的日常生活之中，它的使用量現在變得非常的巨大。它是新器件，有其自身使用上的特點(diǎn)。白光LED屬于電壓敏感型的器件。每支LED工作時(shí)電流不要超過(guò)20mA，超過(guò)太多LED就會(huì )很容易被燒毀。LED如果是正常使用，其壽命是非常長(cháng)的。但人們在實(shí)際使用中LED往往容易壞，道理何在呢？其實(shí)就是沒(méi)有考慮到LED的使用特點(diǎn)和對它加上保護電路。
　　
LED是光電半導體器件，在裝配過(guò)程中容易被靜電擊傷。這就需要在裝配過(guò)程中進(jìn)行靜電防護。我們發(fā)現很多生產(chǎn)廠(chǎng)家的人沒(méi)有這個(gè)概念或根本不懂，這是不行的。
　　
LED在實(shí)際工作中是以20mA的電流為上限，但往往會(huì )由于在使用中的各種原因而造成電流增大，如果不采取保護措施，這種增大的電流超過(guò)一定的時(shí)間和幅度后LED就會(huì )損壞。

造成LED損壞的原因
a.供電電壓的突然升高。讓供電電源電壓突然升高的原因就很多了，例如電源的質(zhì)量問(wèn)題，或者用戶(hù)的不當使用等等原因都可能讓供電的電源電壓突然升高。

b.線(xiàn)路中某個(gè)元件或印制線(xiàn)條或其它導線(xiàn)的短路而形成LED供電通路的局部短路，使這個(gè)地方的電壓增高。

c.某個(gè)LED因為自身的質(zhì)量原因損壞因而形成短路，它原有的電壓降就轉嫁到其它LED上。

d.燈具內的溫度過(guò)高，使LED的特性變壞。

e.燈具內部進(jìn)了水，水是導電的。

f.在裝配的時(shí)候沒(méi)有做好防靜電的工作，使LED的內部已經(jīng)被靜電所傷害。盡管施加的是正常電壓和電流值，也是極易造成LED的損壞。
　　
這些原因都會(huì )造成LED電流的明顯大幅上升，很快LED的芯片就會(huì )因為過(guò)熱而被燒毀。根據我們的經(jīng)驗，LED燒毀后多數是兩極短路，少部分是斷路。每支LED約有3.2V左右的壓降，它燒毀后若是斷路這串LED就不發(fā)光了。若是短路這個(gè)電壓就轉給了其它的LED，造成其它LED的更大電流，其它LED就會(huì )更快的被燒毀，甚至危急電源。本來(lái)是小損壞就極容易的造成大事故。LED一般安裝在高處，安裝的時(shí)候就不容易，要維修就更難。所以L(fǎng)ED的保護是實(shí)際的需求，但目前沒(méi)有被大家重視，也是很多人無(wú)奈沒(méi)有辦法處理的難題。

怎么對LED來(lái)進(jìn)行保護
對LED的保護我們首先想到的是用保險管，但保險管是一次性的，而且反應速度也太慢，既效果差實(shí)際使用也很麻煩，所以保險管不適宜用于現在LED燈成品中，因為L(cháng)ED燈現在主要是在城市的光彩工程和亮化工程。針對這種實(shí)際的需求，我們做了大量的實(shí)驗，并根據工程的要求總結出了LED保護電路要有的特點(diǎn)，它很苛刻：在超出正常使用電流時(shí)能立即啟動(dòng)保護，讓LED的供電通路就被斷開(kāi)，使LED和電源都能得到保護，在整個(gè)燈正常后又能夠自動(dòng)恢復供電，不影響LED工作，關(guān)鍵是因為它是民用產(chǎn)品，所加的電路不能太復雜體積不能太大，成本要低。這些要求都是互相矛盾，互相制約的，實(shí)現起來(lái)很困難。
　　
首先應該確定選用哪種保護電路和保護器件。

我們可以選擇使用瞬態(tài)電壓抑制二極管（簡(jiǎn)稱(chēng)TVS）。瞬態(tài)電壓抑制二極管是一種二極管形式的高效能保護器件。當它的兩極受到反向瞬態(tài)高能量沖擊時(shí)，能以10的負12次方秒極短時(shí)間的速度，使自己兩極間的高阻立即降低為低阻，吸收高達數千瓦的浪涌功率，把兩極間的電壓箝位在一個(gè)預定的電壓值，有效的保護了電子線(xiàn)路中的精密元器件。瞬態(tài)電壓抑制二極管具有響應時(shí)間快、瞬態(tài)功率大、漏電流低、擊穿電壓偏差一致性好、箝位電壓較易控制、無(wú)損壞極限、體積小等優(yōu)點(diǎn)。
　　
但是在實(shí)際使用中發(fā)現不是很理想。首先是要尋找滿(mǎn)足要求電壓值的TVS器件很不容易。TVS器件主要應用于防雷和避雷，以及220V以上的過(guò)電壓吸收等，而LED燈的供電電壓一般是24V或12V，這種電壓值的TVS成品很少，試驗不好進(jìn)行。同時(shí)我們知道：LED光珠的損壞主要是因為電流過(guò)大使芯片內部過(guò)熱造成的。TVS只能探測過(guò)電壓不能探測過(guò)電流。過(guò)電壓肯定是過(guò)電流的原因，但是要選擇合適的電壓保護點(diǎn)很難掌握，這種器件就無(wú)法生產(chǎn)也就很難在實(shí)際中使用。

我們可以選擇自恢復保險管。自恢復保險管又稱(chēng)為高分子聚合物正溫度熱敏電阻PTC，是由聚合物與導電粒子等構成。在經(jīng)過(guò)特殊加工后，導電粒子在聚合物中構成鏈狀導電通路。當正常工作電流通過(guò)（或元件處于正常環(huán)境溫度）時(shí)，PTC自恢復保險絲呈低阻狀態(tài)；當電路中有異常過(guò)電流通過(guò)（或環(huán)境溫度升高）時(shí)，大電流（或環(huán)境溫度升高）所產(chǎn)生的熱量使聚合物迅速膨脹，也就切斷了導電粒子所構成的導電通路，PTC自恢復保險絲呈高阻狀態(tài)；當電路中過(guò)電流（超溫狀態(tài)）消失后，聚合物冷卻，體積恢復正常，其中導電粒子又重新構成導電通路，PTC自恢復保險絲又呈初始的低阻狀態(tài)。在正常工作狀態(tài)自恢復保險管的發(fā)熱很小，在異常工作狀態(tài)它的發(fā)熱很高阻值就很大，也就限制了通過(guò)它的電流，從而起到了保護作用。它的體積小，成本低，可反復使用，實(shí)現了保護的自動(dòng)啟動(dòng)自動(dòng)退出；它是固態(tài)封裝耐沖擊不容易被損壞；我們在實(shí)際的測試中發(fā)現：由于它是熱敏感器件，受溫度的影響很大，由于PTC封裝在燈具的內部，光珠肯定要發(fā)熱就要影響PTC的工作性能。對已經(jīng)確定的燈具可以通過(guò)試驗來(lái)選擇PTC，比較可靠的使用方法是讓它遠離發(fā)熱的燈珠。
　　
在具體的電路中，有兩種方式可供使用時(shí)選擇：

a.分路保護。一般LED燈是分成很多串接支路。比如24V電壓，我們都是用7支LED光珠相串接再加一支電阻構成，電流一般為17~19mA，根據需要我們可以選擇7的整數倍光珠來(lái)組合成一支整燈。我們可以在每個(gè)支路的前面加一支PTC元件分別進(jìn)行保護。這種方式的好處是精確性高，保護的可靠性好。

b.總體保護。在所有光珠的前面加接一支PTC元件，對整燈進(jìn)行保護。這種方式的好處是簡(jiǎn)單，不占體積。我們一般是選用這種方式。就家用產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，這種保護在實(shí)際使用中的結果還是令人滿(mǎn)意的。
　　
PTC的選用很講究，我們都是通過(guò)很長(cháng)時(shí)間的實(shí)驗才摸索出了較為準確的對應數值。

LED的靜電防護
所有的物質(zhì)都由原子構成，原子中有電子和質(zhì)子。當物質(zhì)獲得或失去電子，它將變成帶負電或正電，這些電荷在材料表面上積累我們就稱(chēng)之物體帶上了靜電。電荷積累通常因材料互相接觸分離而產(chǎn)生，也可由摩擦引起，稱(chēng)為摩擦起電。有許多因素會(huì )影響電荷的積累，包括接觸壓力、摩擦系數和分離速度等等。靜電電荷會(huì )不斷積累，如果沒(méi)有泄放通道，這個(gè)數值最后會(huì )達到很高，直到造成電荷產(chǎn)生的作用停止、電荷被泄放或達到足夠的強度可以擊穿周?chē)镔|(zhì)介質(zhì)為止。電介質(zhì)被擊穿后，靜電電荷會(huì )很快得到平衡，這種電荷的快速中和就稱(chēng)為靜電放電。由于在很小的電阻上快速泄放電壓，泄放電流會(huì )很大，可能超過(guò)20安培，如果這種放電通過(guò)靜電敏感元件進(jìn)行，這么大的電流將對設計為僅導通電壓是3V多和電流是20mA的LED造成嚴重傷害。

a.為什么要提高靜電的防護意識
在本世紀70前代以前，很多靜電問(wèn)題都是由于人們沒(méi)有靜電防護意識而造成的，即使現在也有很多人懷疑靜電放電會(huì )對電子產(chǎn)品造成損壞。這是因為大多數靜電放電損害發(fā)生在人的感覺(jué)以下,因為人體對靜電放電的感知電壓約為3ＫＶ，而許多電子元件在幾百伏甚至幾十伏時(shí)就會(huì )損壞，通常電子器件被靜電放電損壞后沒(méi)有明顯的界限，把元件安裝在設備上以后再檢測，結果出現很多問(wèn)題，分析也相當困難。特別是潛在損壞，即使使用精密儀器也很難測量出其性能有明顯的變化。但近年實(shí)驗證實(shí)，這種潛在損壞在一定時(shí)間以后，電子產(chǎn)品的可靠性明顯下降。靜電造成的損壞絕對是真真實(shí)實(shí)的。

b.靜電對電子產(chǎn)品損害有哪些形式
靜電的基本物理特性為：吸引或排斥，與大地有電位差，會(huì )產(chǎn)生放電電流。這三種特性能對電子元件有三種影響：靜電吸附灰塵，降低元件絕緣電阻（縮短壽命）；靜電放電破壞，使元件受損不能工作(完全破壞)；靜電放電電場(chǎng)或電流產(chǎn)生的熱，使元件受傷（潛在損傷）。最后種情況較為普遍，也很難被及時(shí)發(fā)現。

c.靜電對電子產(chǎn)品損害有哪些特點(diǎn)
隱蔽性：人體不能直接感知靜電除非發(fā)生靜電放電,但是發(fā)生靜電放電人體也不一定能有電擊的感覺(jué),這是因為人體感知的靜電放電電壓為2－3 KV,所以靜電具有隱蔽性。

潛在性：有些電子元器件受到靜電損傷后的性能沒(méi)有明顯的下降，但多次累加放電會(huì )給器  件造成內傷而形成隱患。因此靜電對器件的損傷具有潛在性。

隨機性：靜電的產(chǎn)生也有隨機性。其損壞也具有隨機性。

復雜性：靜電放電損傷的失效分析工作，因電子產(chǎn)品的精、細、微小的結構特點(diǎn)而費時(shí)、費事、費錢(qián)，要求較高的技術(shù)并往往需要使用掃描電鏡等高精密儀器。即使如此，有些靜電損傷現象也難以與其他原因造成的損傷加以區別，使人誤把靜電損傷失效當作其他失效。這在對靜電放電損害未充分認識之前，常常歸因于早期失效或情況不明的失效，從而不自覺(jué)地掩蓋了失效的真正原因。所以靜電對電子器件損傷的分析具有復雜性。

d.如何控制靜電放電
從前面的分析可知靜電是由于物體接觸分離，甚至沒(méi)有接觸的感應等方式產(chǎn)生的，可以說(shuō)：在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)都可能產(chǎn)生靜電。要完全消除靜電幾乎不可能的，但可以采取一些措施控制靜電不造成危害。

e.如何控制人體靜電（人體靜電防護）
人體是最普遍存在的靜電危害源。對于靜電來(lái)說(shuō)，人體是導體，所以可以對人體采取接地的措施。——使用防靜電地面/ 防靜電鞋/ 襪（靜電從腳導到大地）；通過(guò)腳穿防靜電性地面、地墊、地毯，人員穿上防靜電鞋襪，形成組合接地；佩戴防靜電腕帶并接地（靜電從手導到大地）
　　
通過(guò)手用以泄放人體的靜電。它由防靜電松緊帶、活動(dòng)按扣、彈簧軟線(xiàn)．保護電阻及插頭或夾頭組成。松緊帶的內層用防靜電紗線(xiàn)編織，外層用普通紗線(xiàn)編織。

f.防靜電鞋與腕帶使用中人體安全問(wèn)題
僅從防靜電的角度考慮時(shí)，人體總的對地電阻越小越好，但最小值受到安全方面的限制，人體必須具有一定值的對地電阻，以便萬(wàn)一發(fā)生金屬設備或裝置與工頻電源短接的情況下該電阻能夠限制流過(guò)操作的人體上的電流。最小值不應小于105Ω，最大不超過(guò)109Ω.

g.防靜電鞋與腕帶的使用中要注意哪些問(wèn)題
使用腕帶操作時(shí)不允許斷開(kāi)，否則會(huì )失去接地作用 。各種腕帶使用的主要問(wèn)題是開(kāi)路，有時(shí)是臨時(shí)性的，有時(shí)是長(cháng)時(shí)間斷開(kāi)，使失去接地作用。

腕帶扣得不緊造成人體皮膚與腕帶的接觸電阻變大

有些腕帶的電阻就是帶子本身的，當帶觸及地時(shí)使其電阻大大減小，有可能因此造成對人體電擊的危險。

有些自稱(chēng)是無(wú)線(xiàn)的腕帶，其效果遠不如有線(xiàn)的好。

防靜電鞋在穿用時(shí)應有防靜電襪/鞋墊，并在防靜電地面上工作才能使人體所帶的靜電導到大地，任何一部分電阻過(guò)大或斷開(kāi)都會(huì )使人體帶上危害的靜電。所以在重要的部門(mén)應有人體電阻測試儀隨時(shí)檢測人體所穿的鞋/襪/鞋墊及與人體的總電阻是否能起到泄漏靜電的要求。

腕帶應用專(zhuān)門(mén)的帶插座的接地線(xiàn)與地連結，不能夾在桌面或桌邊的金屬體上，因為這些金屬體對地的電阻可能很大。

要經(jīng)常檢查腕帶的電阻

LED生產(chǎn)車(chē)間的靜電防護
車(chē)間工作區所使用的防靜電產(chǎn)品等器具，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，電阻就有可能大于109，為了達到防靜電的目的，建議，主要創(chuàng )造以下四個(gè)方面的基本條件，一是確保人體防護措施的落實(shí)；二是確保車(chē)間生產(chǎn)設備的靜電防護；三是努力使生產(chǎn)車(chē)間和周?chē)h(huán)境達到防靜電要求；四是完善制度，制定操作規范，建立起嚴格的內審檢查制度，確保該體系得以實(shí)施，注重對員工靜電意識的培訓；制定靜電防護用品的技術(shù)標準，保證防護用品的質(zhì)量。在測控手段方面，對工作區增添溫度和濕度監測，每天記錄溫濕度；每月測量靜電壓；員工防靜衣、帽每洗一次后檢測一次表面電阻和摩擦電壓；防靜電臺墊等每年檢測一次表面電阻。車(chē)間門(mén)口設置人體綜合阻值測試儀；每月一次離子風(fēng)機的平衡電壓和靜電消散時(shí)間.生產(chǎn)過(guò)程中請注意采取適當的防范措施，以下僅供參考：
　　
必須能防止靜電產(chǎn)生：組裝人員操作時(shí)需穿戴防靜電服裝(如防靜電衣服、帽子、鞋子、指套或手套等)
　　
必須能迅速將其表面或內部的靜電散逸：組裝操作人員需配戴防靜電手腕帶。（腕帶必須連通接地系統）能提供屏蔽保護受靜電突然放電或電場(chǎng)沖擊：組裝臺(工作臺)需使用防靜電臺墊，且接地；盛裝LED需使用防靜電元件盒；烙鐵、切腳機、錫爐（或自動(dòng)回流焊設備）均需接地。
　　
作業(yè)過(guò)程中，盡可能避免直接觸摸發(fā)光管之管腳，取放時(shí)盡可能觸拿膠體部分。接地措施應完全防止靜電產(chǎn)生，工作臺、烙鐵、切腳機、錫爐(或自動(dòng)回流焊設備)之接地，必須用粗的鐵線(xiàn)引入泥土內，,在鐵線(xiàn)未端系上大鐵塊，埋入地表1米以下，各接地線(xiàn)均需與主線(xiàn)連接在一起，操作人員配戴的靜電環(huán)若有引出線(xiàn)的，亦需將引出線(xiàn)接通埋地線(xiàn)上。半成品、成品檢測設備亦需接地。
　　
LED包裝袋及半成品包裝材料要使用防靜電海棉或包裝。