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LED驱动失效的十个原因

导读: 作为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:

  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。

  作为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,在原因恒定电流时,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)。

  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。

  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。

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