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张浩
张浩
2015-04-01 16:22:36
问答

10个可能导致LED驱动失效的原因

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。[收起]
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张浩
张浩
2015-04-01 16:16:15
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led基础知识

一, LED的结构及发光原理 50年前人们已经了解半导体材料可产生光线的基本知识,第一个商用二极管产生于1960年. LED是英文light emitting diode(发光二极管)的缩写,它的基本结构是一块电致发光的半导 体材料,置于一个有引线的架子上,然后四周用环氧树脂密封,起到保护内部芯线的作用, 所以LED的抗震性能好. LED结构图如下图所示 发光二极管的核心部分是由p型半导体和n型半导体组成的晶片,在p型半导体和n型 半导体之间有一个过渡层,称为p-n结.在某些半导体材料的PN结中,注入的少数载流子与 多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来,从而把电能直接转换为光能.PN结 加反向电压,少数载流子难以注入,故不发光.这种利用注入式电致发光原理制作的二极管 叫发光二极管,通称LED. 当它处于正向工作状态时(即两端加上正向电压),电流从LED 阳极流向阴极时,半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线,光的强弱与电流有关. 二,LED光源的特点 1. 电压:LED使用低压电源,供电电压在6-24V之间,根据产品不同而异,所以它是一 个比使用高压电源更安全的电源,特别适用于公共场所. 2. 效能:消耗能量较同光效的白炽灯减少80% 3. 适用性:很小,每个单元LED小片是3-5mm的正方形,所以可以制备成各种形状的器件, 并且适合于易变的环境 4. 稳定性:10万小时,光衰为初始的50% 5. 响应时间:其白炽灯的响应时间为毫秒级,LED灯的响应时间为纳秒级 6. 对环境污染:无有害金属汞 7. 颜色:改变电流可以变色,发光二极管方便地通过化学修饰方法,调整材料的能带结构和 带隙,实现红黄绿兰橙多色发光.如小电流时为红色的LED,随着电流的增加,可以依次 变为橙色,黄色,最后为绿色 8. 价格:LED的价格比较昂贵,较之于白炽灯,几只LED的价格就可以与一只白炽灯的价格 相当,而通常每组信号灯需由上300~500只二极管构成. 三,单色光LED的种类及其发展历史 最早应用半导体P-N结发光原理制成的LED光源问世于20世纪60年代初.当时所用的 材料是GaAsP,发红光(λp=650nm),在驱动电流为20毫安时,光通量只有千分之几个流明, 相应的发光效率约0.1流明/瓦. 70年代中期,引入元素In和N,使LED产生绿光(λp=555nm),黄光(λp=590nm)和 橙光(λp=610nm),光效也提高到1流明/瓦. 到了80年代初,出现了GaAlAs的LED光源,使得红色LED的光效达到10流明/瓦. 90年代初,发红光,黄光的GaAlInP和发绿,蓝光的GaInN两种新材料的开发成功,使 LED的光效得到大幅度的提高.在2000年,前者做成的LED在红,橙区(λp=615nm)的光 效达到100流明/瓦,而后者制成的LED在绿色区域(λp=530nm)的光效可以达到50流明/ 瓦. 四,单色光LED的应用 最初LED用作仪器仪表的指示光源,后来各种光色的LED在交通信号灯和大面积显示 屏中得到了广泛应用,产生了很好的经济效益和社会效益.以12英寸的红色交通信号灯为例, 在美国本来是采用长寿命,低光效的140瓦白炽灯作为光源,它产生2000流明的白光.经红 色滤光片后,光损失90%,只剩下200流明的红光.而在新设计的灯中,Lumileds公司采用 了18个红色LED光源,包括电路损失在内,共耗电14瓦,即可产生同样的光效. 汽车信号灯也是LED光源应用的重要领域.1987年,我国开始在汽车上安装高位刹车 灯,由于LED响应速度快(纳秒级),可以及早让尾随车辆的司机知道行驶状况,减少汽车追 尾事故的发生. 另外,LED灯在室外红,绿,蓝全彩显示屏,匙扣式微型电筒等领域都得到了应用. 五,白光LED的开发 :对于一般照明而言,人们更需要白色的光源.1998年发白光的LED 开发成功.这种LED是将GaN芯片和钇铝石榴石(YAG)封装在一起做成.GaN芯片发蓝 光(λp=465nm,Wd=30nm),高温烧结制成的含Ce3+的YAG荧光粉受此蓝光激发后发出黄 色光发射,峰值550nm.蓝光LED基片安装在碗形反射腔中,覆盖以混有YAG的树脂薄层, 约200-500nm. LED基片发出的蓝光部分被荧光粉吸收,另一部分蓝光与荧光粉发出的黄光 混合,可以得到得白光.现在,对于InGaN/YAG白色LED,通过改变YAG荧光粉的化学组 成和调节荧光粉层的厚度,可以获得色温3500-10000K的各色白光.在LED业者中,日亚化学是最早运用上述技术工艺研发出不同波长的高亮度LED,以及 蓝紫光半导体激光(Laser Diode;LD),是业界握有蓝光LED专利权的重量级业者.在日亚 化学取得兰色LED生产及电极构造等众多基本专利后,坚持不对外提供授权,仅采自行生产 策略,意图独占市场,使得蓝光LED价格高昂.但其他已具备生产能力的业者相当不以为然, 部分日系LED业者认为,日亚化工的策略,将使日本在蓝光及白光LED竞争中,逐步被欧美 及其他国家的LED业者抢得先机,届时将对整体日本LED产业造成严重伤害.因此许多业者 便千方百计进行蓝光LED的研发生产.目前除日亚化学和住友电工外,还有丰田合成,罗沐, 东芝和夏普,美商Cree,全球3大照明厂奇异,飞利浦,欧司朗以及HP,Siemens, Research, EMCORE等都投入了该产品的研发生产,对促进白光LED产品的产业化,市场化方面起到了 积极的促进作用.[收起]
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已经是最后了
张浩
张浩
2015-04-01 17:26:59
不好做吧!我想做外贸,您是做什么行业的呢朋友[收起]
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张浩
张浩
2015-04-01 15:26:21
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