野百合的春天

LED过流的原因分析及防护方法(CREE灯珠烧毁原因分析及对策)

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本应用说明描述了过电冲击 (EOS) 事件,它们对 Cree XLamp LED 的影响,以及一些保护 XLamp LED,使其不受 EOS 损坏
的简单方法。简单而言,过电冲击就是 LED 上施加的电流超过该 LED 技术数据表中规定的最大电流。这与 EOS 事件的次数或持
续时间长短无关,因为任何一次 EOS 事件都可能导致 LED 损坏。这种损坏可以表现为器件立即失效,也可能在发生 EOS 事件后
许久后才失效。
本应用说明假设电源或其它保护系统中已经实现了主保护电路,以防雷击、电涌、功率串扰等引起的损坏,并着重介绍了二次保护电
路如何在实践中保护 LED 不受常见 EOS 事件的损坏。请注意本文档不能作为关于二次保护电路的完整指导。

产生过电冲击的主要原因包括:
1. 静电放电 (ESD) 事件
ESD 普遍被认为是许多半导体器件制造、运输和装卸过程中的一种常见危害。所有 XLamp LED 中都含有 ESD 防护器件,并被列为
MIL-STD-883 标准的第 2 类“人体静电放电模式”,也就是说它们能承受 2kV 的静电放电。尽管 XLamp LED 配备了防护装置,但静
电放电时还是有可能导致 EOS 损坏。
2. 瞬态过电流事件
发生瞬态过电流事件时,经过 LED 的电流将高于 LED 技术数据表中的最大额定电流,这可能是通过高电流直接产生或通过高电压间接
产生。这些事件都是瞬态的,就是说它们发生时只持续极短的时间,通常不会超过一秒钟。有时候也将它们称作“尖锋”,例如“电流尖
锋”或“电压尖锋”。
如果在 LED 接通电源或插入通电的电源(也称作“带电插拔”)时立即产生过电流事件,这种过电流事件被称作“浪涌电流”。
3. 过驱动
在发生过驱动时,LED 持续受到最大额定电流的驱动,这可能是驱动电路设计原因引起,无论有意还是无意。 鉴于这是 LED 驱动电路
中的一种设计选择,本应用说明在此就不赘述该原因引起的 EOS 相应的保护电路。

过电冲击对 XLamp LED 的影响
我们无法预测每个受到过电冲击的 LED 的失效模式,但是 Cree 已经观察到因 EOS 而导致 LED 灾难性失效的 XLamp LED 有两种常
见症状。
焊接线损坏
因 EOS 而导致的其中一种常见失效模式是 LED 封装内部的焊接线受损,如下图 1 所示。这种损坏通常表现为接线烧毁或烧断。此
外,EOS 事件还能导致靠近焊接线的其它材料损坏,例如密封材料或荧光体。