10大可能导致LED驱动失效的原因
|
LED在可携式产品中背光源的地位已经不可动摇，即便是在大尺寸LCD的背光源当中，LED也开始挑战CCFL（冷阴极萤光灯）的主流地位；而在照明领域，LED作为半导体照明最关键的部件，更是因为顶着节能、环保、长寿命、免维护等诸多光环而受到市场的追捧。驱动电路是LED（发光二极管）产品的重要组成部分，无论在照明、背光源还是显示板领域，驱动电路技术架构的选择都应与具体的应用相匹配。 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。 4、测试中失效 曾经有客户采购过很多品牌的LED驱动器，但是所有样品都在测试过程中失效。后来到现场分析后发现，客户采用自偶调压器直接给LED驱动器供电进行测试，上电后将调压器从0Vac逐渐上调到LED驱动器额定工作电压。 这样的测试操作，很容易使得LED驱动器在很小的输入电压时就启动并带载工作，而此种情况会导致输入电流远远大于额定值，内部输入端相关器件，如保险丝、整流桥、热敏电阻等因电流超标或过热而失效，导致驱动器失效。 因此正确的测试方法是将调压器调到LED驱动器额定工作电压区间，再接上驱动器上电测试。 当然，从技术上改善设计也可以规避此种测试误操作导致的失效问题：在驱动器输入端设置启动电压限制电路及输入欠压保护电路。当输入未达到驱动器设定的启动电压时，驱动器不工作；当输入电压降低到输入欠压保护点时，驱动器进入保护状态。 |
