10個(gè)可能導致【LED凈化燈】驅動(dòng)失效的原因

基本上可以說(shuō)LED凈化燈驅動(dòng)器的主要作用是將輸入的交流電壓源轉換為輸出電壓可隨LED凈化燈Vf(正向導通壓降變化的電流源。做為LED照明中的關(guān)鍵部件，LED驅動(dòng)器的品質(zhì)直接影響到整體燈具的可靠性及穩定性。本文從LED驅動(dòng)等相關(guān)技術(shù)及客戶(hù)應用經(jīng)驗出發(fā)，整理分析燈具設計及應用中諸多的失效情況：

　　1、未考慮LED凈化燈燈珠Vf變化范圍，導致燈具效率低，甚至工作不穩定

　　LED凈化燈燈具負載端，一般由若干數量的LED凈化燈串并 聯(lián)組成，其工作電壓Vo=Vf*Ns，其中Ns表示LED串聯(lián)數量。LED的Vf隨溫度變動(dòng)而變動(dòng)，一般情況下，在恒定電流時(shí)，高溫時(shí)Vf變低，低溫時(shí)Vf變高。因此，高溫時(shí)LED燈具負載工作電壓對應為VoL，低溫時(shí)LED燈具負載工作電壓對應為VoH。在選用LED驅動(dòng)器時(shí)需考慮驅動(dòng)器輸出電壓范圍大于VoL~VoH。

　　如果選用的LED驅動(dòng)器最大輸出電壓低于VoH，可能導致低溫時(shí)燈具的最大功率達不到實(shí)際所需功率，如果選用的LED驅動(dòng)器最低電壓高于VoL，則高溫時(shí)可能驅動(dòng)器輸出超出工作范圍，工作不穩定，燈具會(huì )有閃爍等情況。

　　但綜合成本及效率考慮，不能一味追求LED驅動(dòng)器超寬輸出電壓范圍：因為驅動(dòng)器電壓只在某一個(gè)區間時(shí)，驅動(dòng)器效率才是最高的。超過(guò)范圍后效率、功率因數(PF)都會(huì )變差，同時(shí)驅動(dòng)器輸出電壓范圍設計太寬，則導致成本升高，效率無(wú)法優(yōu)化。

　　2、未考慮功率余量及降額要求

　　一般情況下，LED驅動(dòng)器的標稱(chēng)功率是指額定環(huán)境、額定電壓情況下測得的數據?？紤]到不同客戶(hù)會(huì )有不同的應用，多數LED驅動(dòng)器供應商會(huì )在自家的產(chǎn)品規格書(shū)上提供功率降額曲線(xiàn)(常見(jiàn)的有負載vs環(huán)境溫度降額曲線(xiàn)及負載vs輸入電壓降額曲線(xiàn))。

圖1 負載vs環(huán)境溫度的功率降額曲線(xiàn)

　　如圖1所示，紅色曲線(xiàn)表示LED凈化燈驅動(dòng)器在輸 入120Vac情況下，其負載隨環(huán)境溫度變化的功率降額曲線(xiàn)。當環(huán)境溫度低于50℃時(shí)，驅動(dòng)器允許100%滿(mǎn)載，當環(huán)境溫度高達70℃時(shí)，驅動(dòng)器只能降額到60%的負載，當環(huán)境溫度在50-70℃之間變化時(shí)，驅動(dòng)器負載隨溫度上升而線(xiàn)性下降。

　　藍色曲線(xiàn)則表示LED驅動(dòng)器在輸入230Vac或 277Vac情況下，其負載隨環(huán)境溫度變化的功率降額曲線(xiàn)，其原理類(lèi)同。

圖2 負載vs輸入電壓的功率降額曲線(xiàn)

　　如圖2所示，藍色曲線(xiàn)表示LED凈化燈驅動(dòng)器在環(huán)境溫度55℃時(shí)，其輸出功率隨輸入電壓變化的降額曲線(xiàn)。當輸入電壓為140Vac時(shí)，驅動(dòng)器的負載允許100%滿(mǎn)載，隨著(zhù)輸入電壓下調；若輸出功率不變，輸入電流將上升，導致輸入端損耗加大，效率降低，器件溫度上升，個(gè)別溫度點(diǎn)將可能超標，甚至可能導致器件失效。

　　因此，如圖2當輸入電壓小于140Vac時(shí)，要求驅動(dòng)器的輸出負載隨輸入電壓減小而線(xiàn)性減小?？炊缟辖殿~曲線(xiàn)及相應要求后，選用LED驅動(dòng)器時(shí)就應該根據實(shí)際使用時(shí)的環(huán)境溫度情況及輸入電壓情況，綜合考慮及選擇，并適當留出降額余量。

　　3、不了解LED的工作特性

　　曾有客戶(hù)要求燈具輸入功率為固定值，固定5%誤差，只能針對每盞燈去調節輸出電流達到指定功率。由于不同工作環(huán)境溫度，及點(diǎn)燈時(shí)間不同，每一盞燈的功率還是會(huì )有較大差異。

　　客戶(hù)提出這樣的要求，雖然有其市場(chǎng)推廣及商務(wù)因數的考慮。但是，LED的伏安特性決定LED驅動(dòng)器為恒定電流源，其輸出電壓隨LED負載串聯(lián)電壓Vo變化而變化，在驅動(dòng)器整機效率基本不變的情況下，其輸入功率隨Vo變化。

　　同時(shí)，LED凈化燈驅動(dòng)器在熱平衡后整體效率會(huì )有所上升，在相同輸出功率的條件下，相比于開(kāi)機時(shí)刻，輸入功率會(huì )下降。

　　所以，LED凈化燈驅動(dòng)器的應用者在擬定需求時(shí)，應先了解LED的工作特性，避免提出一些不符合工作特性原理的指標，同時(shí)避免出現遠超實(shí)際需求的指標，避免質(zhì)量過(guò)剩和成本浪費。

　　4、測試中失效

　　曾經(jīng)有客戶(hù)采購過(guò)很多品牌的LED驅動(dòng)器，但是所有樣品都在測試過(guò)程中失效。后來(lái)到現場(chǎng)分析后發(fā)現，客戶(hù)采用自偶調壓器直接給LED驅動(dòng)器供電進(jìn)行測試，上電后將調壓器從0Vac逐漸上調到LED驅動(dòng)器額定工作電壓。

　　這樣的測試操作，很容易使得LED驅動(dòng)器在很小的輸入電壓時(shí)就啟動(dòng)并帶載工作，而此種情況會(huì )導致輸入電流遠遠大于額定值，內部輸入端相關(guān)器件，如保險絲、整流橋、熱敏電阻等因電流超標或過(guò)熱而失效，導致驅動(dòng)器失效。

　　因此正確的測試方法是將調壓器調到LED驅動(dòng)器額定工作電壓區間，再接上驅動(dòng)器上電測試。

　　當然，從技術(shù)上改善設計也可以規避此種測試誤操作導致的失效問(wèn)題：在驅動(dòng)器輸入端設置啟動(dòng)電壓限制電路及輸入欠壓保護電路。當輸入未達到驅動(dòng)器設定的啟動(dòng)電壓時(shí)，驅動(dòng)器不工作；當輸入電壓降低到輸入欠壓保護點(diǎn)時(shí)，驅動(dòng)器進(jìn)入保護狀態(tài)。

　　因此，即使客戶(hù)測試過(guò)程中依然采用自偶調壓器的操作步驟，驅動(dòng)器具備自我保護功能而不至于失效。但是客戶(hù)在測試之前一定要仔細了解所購的LED驅動(dòng)器產(chǎn)品是否具備這項保護功能

　　(考慮到LED驅動(dòng)器的實(shí)際應用環(huán)境，目前多數LED驅動(dòng)器不具有此項保護功能)。

　　5、不同負載，測試結果不同

　　LED驅動(dòng)器帶LED燈測試時(shí)，結果正常，帶電子負載測試時(shí)，結果就可能異常。通常這種現象有以下原因：

　　(1)驅動(dòng)器的輸出瞬間電壓或功率超出電子負載儀的工作范圍。(尤其在CV模式下，最大測試功率不應超過(guò)負載最大功率的70%，否則加載時(shí)負載可能會(huì )瞬間過(guò)功率保護，導致驅動(dòng)器無(wú)法正常工作或加載。)

　　(2)所用電子負載儀的特性不適用于測恒流源，出現負載電壓檔位跳變，導致驅動(dòng)器無(wú)法正常工作或加載。

　　(3)因為電子負載儀的輸入內部都會(huì )有一個(gè)大的電容，測試就相當于在驅動(dòng)器輸出并聯(lián)了一個(gè)大電容，可能導致驅動(dòng)器的電流采樣工作出現不穩定。

　　因為L(cháng)ED驅動(dòng)器設計就是為了符合LED凈化燈燈具工作特性的，最接近實(shí)際與真實(shí)應用的測試方式應該是用LED燈珠作為負載，串上電流表及電壓表來(lái)測試。

　　6、常發(fā)生的以下?tīng)顩r會(huì )導致LED驅動(dòng)器損壞：

　　·將AC接到了驅動(dòng)器的DC輸出端，導致驅動(dòng)器失效；

　　·將AC接到了DC/DC驅動(dòng)器的輸入或輸出，導致驅動(dòng)器失效；

　　·將恒流輸出端與調光線(xiàn)接到了一起，導致驅 動(dòng)器失效；

　　·將相線(xiàn)接到了地線(xiàn)上，導致驅動(dòng)器無(wú)輸出及 外殼帶電；

　　7、相線(xiàn)接錯

　　通常戶(hù)外工程應用都是3相四線(xiàn)制，以國標為例，每個(gè)相線(xiàn)與零線(xiàn)間的額定工作電壓是220Vac，相線(xiàn)與相線(xiàn)間的電壓是380Vac。如果施工工人將驅動(dòng)器輸入端接到兩根相線(xiàn)上，則通電后，LED驅動(dòng)器輸入電壓超標導致產(chǎn)品失效。

圖3 零線(xiàn)開(kāi)路圖

　　如圖3所示，V1表示第一相電壓，V2表示第二相電壓，R1及R2分別表示正常安裝到線(xiàn)路中的LED驅動(dòng)器。當線(xiàn)路上零線(xiàn)(N)如圖斷開(kāi)時(shí)，兩個(gè)支路上的驅動(dòng)器R1，R2相當于串聯(lián)后接到380Vac電壓上。因為輸入內阻差異，當其中一個(gè)驅動(dòng)器充電到啟動(dòng)時(shí)，內阻變小，電壓可能大部分加到另外一個(gè)驅動(dòng)器上，導致其過(guò)壓損壞失效。因此建議同一配電支路上，開(kāi)關(guān)或斷路器要一起斷，不能只斷開(kāi)零線(xiàn)。配電保險絲不要放在零線(xiàn)上，線(xiàn)路上要避免零線(xiàn)接觸不良。

　　8、電網(wǎng)波動(dòng)范圍超出合理范圍

　　當同一個(gè)變壓器電網(wǎng)支路配線(xiàn)太長(cháng)，支路中有大型動(dòng)力設備時(shí)，在大型設備啟停時(shí)，電網(wǎng)電壓會(huì )劇烈波動(dòng)，甚至導致電網(wǎng)不穩。當電網(wǎng)瞬時(shí)電壓超過(guò)310Vac時(shí)有可能損壞驅動(dòng)器(即使有防雷裝置也無(wú)效，因為防雷裝置是應對幾十uS級別的脈沖尖峰，而電網(wǎng)波動(dòng)可能達到幾十mS，甚至幾百mS)。 因此，路燈照明支路電網(wǎng)上有大型電力機械時(shí)要特別注意，最好監測下電網(wǎng)波動(dòng)幅度，或單獨電網(wǎng)變壓器供電。

　　9、線(xiàn)路頻繁跳閘

　　同一支路上的燈接得太多，導致某一相電上的負載過(guò)載，及各相之間功率分布不均，從而致使線(xiàn)路頻繁跳閘。

　　10、驅動(dòng)器散熱

　　當驅動(dòng)器安裝在非通風(fēng)環(huán)境下，應該盡量將驅動(dòng)器外殼與燈具外殼接觸，條件允許的話(huà)，在外殼與燈殼的接觸面上涂導熱膠或貼導熱墊，提高驅動(dòng)器的散熱性能，從而保證驅動(dòng)器的壽命及可靠性。

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