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。