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LED灯具失效原因及电路保护措施分析

发布时间:2020-07-21 19:11:03 阅读: 来源:氧化铁黄厂家

LED灯具损坏的原因

本文引用地址:灯具失效一是来源于电源和驱动的失效,二是来源于LED器件本身的失效。通常LED电源和驱动的损坏来自于输入电源的过电冲击(EOS)以及负载端的断路故障。输入电源的过电冲击往往会造成驱动电路中驱动芯片的损坏,以及电容等被动元件发生击穿损坏。负载端的短路故障则可能引起驱动电路的过电流驱动,驱动电路有可能发生短路损坏或有短路故障导致的过热损坏。LED器件本身的失效主要有以下几种情况。

1.瞬态过流事件

瞬态过流事件是指流过LED的电流超过该LED技术数据手册中的最大额定电流,这可能是由于大电流直接产生也可能是由高电压间接产生,如瞬态雷击、开关电源的瞬态开关噪声、电网波动等过压事件引起的过流。这些事件都是瞬态的,持续时间极短,通常我们将其称为尖峰,如“电流尖峰”、“电压尖峰”。造成瞬态过流事件的情况还包括LED接通电源,或是带电插拔时的瞬态过电流。

对于汽车中的LED照明,ISO7637-2的瞬态抛负载浪涌冲击则是其正常工作的一个重要威胁。

LED遭受过电冲击后的失效模式并非固定,但通常会导致焊接线损坏,如图1所示。这种损坏通常由极大的瞬态过电流引起。除了导致焊接线烧断外,还可能导致靠近焊接线的其他部分损坏,例如密封材料。

图1:LED焊接线烧断损坏。

2.静电放电事件

静电放电(ESD)损坏是目前高集成度半导体器件制造、运输和应用中最为常见的一种瞬态过压危害,而LED照明系统则须满足IEC61000-4-2标准的“人体静电放电模式”8kV接触放电,以防止系统在静电放电时有可能导致的过电冲击失效。

LED PN结阵列性能将出现降低或损坏,如图2所示。ESD事件放电通路导致的LED芯片的内部失效,这种失效可能只是局部功能损坏,严重的话也会导致LED永久损坏。

图2:LED部分PN结损坏。

对于接近80%能量都转化为热量的LED照明设计而言,热管理和故障过热保护是其面临的一个挑战。理论和实践都已经证明,LED的性能和寿命是与LED的PN结工作温度紧密相关。当LED芯片内结温升高10℃,光通量就会衰减1%,LED的寿命就会减少50%。

电源及驱动电路的保护

由于LED电源和驱动电路容易遭受过电冲击和短路故障而损坏,因此在驱动电路设计中要充分考虑各种故障状态的保护措施,以提高电路的可靠性,从而降低返修率。泰科电子的LVR系列PTC可以实现交流电源的过流和短路保护,ROV用于过电冲击和浪涌保护。POLYZEN系列是用于直流电源输入口的过压过流综合保护元件,LED灯串中的表面贴系列则是实现负载过流或断路故障保护(图3)。

图3:LED灯具电源及驱动电路的保护设计。DIY机械键盘相关社区:机械键盘DIY

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