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10个可能导致LED驱动失效的原因

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基本上可以说led驱动器的主要作用是将输入的交流电压源转换为输出电压可随led

vf(正向导通压降变化的电流源。做为led照明中的关键部件,led驱动器的品质直接影响到整体灯具的可靠性及稳定性。本文从led驱动等相关技术及客户应用经验出发,整理分析灯具设计及应用中诸多的失效情况:

1、未考虑led灯珠vf变化范围,导致灯具效率低,甚至工作不稳定

led灯具负载端,一般由若干数量的led串并 联组成,其工作电压vo=vf*ns,其中ns表示led串联数量。led的vf随温度变动而变动,一般情况下,在恒定电流时,高温时vf变低,低温时vf变高。因此,高温时led灯具负载工作电压对应为vol,低温时led灯具负载工作电压对应为voh。在选用led驱动器时需考虑驱动器输出电压范围大于vol~voh。

如果选用的led驱动器最大输出电压低于voh,可能导致低温时灯具的最大功率达不到实际所需功率,如果选用的led驱动器最低电压高于vol,则高温时可能驱动器输出超出工作范围,工作不稳定,灯具会有闪烁等情况。

但综合成本及效率考虑,不能一味追求led驱动器超宽输出电压范围:因为驱动器电压只在某一个区间时,驱动器效率才是最高的。超过范围后效率、功率因数(pf)都会变差,同时驱动器输出电压范围设计太宽,则导致成本升高,效率无法优化。

2、未考虑功率余量及降额要求

一般情况下,led驱动器的标称功率是指额定环境、额定电压情况下测得的数据。考虑到不同客户会有不同的应用,多数led驱动器供应商会在自家的产品规格书上提供功率降额曲线(常见的有负载vs环境温度降额曲线及负载vs输入电压降额曲线)。

图1 负载vs环境温度的功率降额曲线

如图1所示,红色曲线表示led驱动器在输 入120vac情况下,其负载随环境温度变化的功率降额曲线。当环境温度低于50℃时,驱动器允许100%满载,当环境温度高达70℃时,驱动器只能降额到60%的负载,当环境温度在50-70℃之间变化时,驱动器负载随温度上升而线性下降。

蓝色曲线则表示led驱动器在输入230vac或 277vac情况下,其负载随环境温度变化的功率降额曲线,其原理类同。

图2 负载vs输入电压的功率降额曲线

如图2所示,蓝色曲线表示led驱动器在环境温度55℃时,其输出功率随输入电压变化的降额曲线。当输入电压为140vac时,驱动器的负载允许100%满载,随着输入电压下调;若输出功率不变,输入电流将上升,导致输入端损耗加大,效率降低,器件温度上升,个别温度点将可能超标,甚至可能导致器件失效。

因此,如图2当输入电压小于140vac时,要求驱动器的输出负载随输入电压减小而线性减小。看懂如上降额曲线及相应要求后,选用led驱动器时就应该根据实际使用时的环境温度情况及输入电压情况,综合考虑及选择,并适当留出降额余量。

3、不了解led的工作特性

曾有客户要求灯具输入功率为固定值,固定5%误差,只能针对每盏灯去调节输出电流达到指定功率。由于不同工作环境温度,及点灯时间不同,每一盏灯的功率还是会有较大差异。

客户提出这样的要求,虽然有其市场推广及商务因数的考虑。但是,led的伏安特性决定led驱动器为恒定电流源,其输出电压随led负载串联电压vo变化而变化,在驱动器整机效率基本不变的情况下,其输入功率随vo变化。

同时,led驱动器在热平衡后整体效率会有所上升,在相同输出功率的条件下,相比于开机时刻,输入功率会下降。

所以,led驱动器的应用者在拟定需求时,应先了解led的工作特性,避免提出一些不符合工作特性原理的指标,同时避免出现远超实际需求的指标,避免质量过剩和成本浪费。


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4、驱动器设计不合理或不符合标准

如UL、CE等标准确立的规范一样,led驱动器的设计恰当与否,对于产品的安全性、电磁兼容性以及寿命稳定性有着直接的影响。

5、驱动器接线松动

电气接触不可靠,线松动等问题是常见的产品失效原因。对于led驱动器,特别是那些缺乏连接端子保护装置的产品来说,这种问题更容易发生。若发现灯具打开状态下有驱动器重新上电后无法正常点亮的情况,应该先检查接线部分是否松动。

6、产品储存环境问题

对于led驱动器产品来说,在储存环境方面的要求也较为严格,如保持干燥、通风,不能直接暴露在阳光下等。

7、输入过压、过流保护

部分led驱动器采用电路保护措施来避免输入过压或过流而损伤电子产品。当输入相应参数超出驱动器的额定值时,驱动器会开关保护功能,以保障产品不受潜在损坏。

8、电磁干扰

对于基于磁性的led驱动器和开关电源,尤其是开关频率较高的产品,会产生一定的电磁干扰(emi)。这会影响产品性能并使其难以通过安规检测。因此,在led驱动器的设计中,减小磁性和开关干扰至关重要。

9、工作温度超过限制

如图1所示,led驱动器的工作温度会直接影响其工作寿命及可靠性。使用led驱动器时,应特别注意使用环境的温度以及灯具的散热性,以确保驱动器正常工作。

10、产品质量及寿命问题

制造led驱动器的技术已经十分成熟,不过,问题在于市场上有很多参差不齐的驱动器产品。选购驱动器时,尤其应注意产品提供商的口碑,LED驱动器备案认证情况、正规工厂生产制造基地、产品生产核算要求等方面切勿大意。

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