LED驅動失效的幾個原因

基本上可以說LED驅動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 Vf（正向導通壓降變化的電流源。做為LED照明中的關鍵部件，LED驅動器的品質直接影響到整體燈具的可靠性及穩(wěn)定性。本文從LED驅動等相關技術及客戶應用經(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燈珠Vf變化范圍

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

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

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

2、未考慮功率余量及降額要求

一般情況下，LED驅動器的標稱功率是指額定環(huán)境、額定電壓情況下測得的數(shù)據(jù)?？紤]到不同客戶會有不同的應用，多數(shù)LED驅動器供應商會在自家的產(chǎn)品規(guī)格書上提供功率降額曲線（常見的有負載vs環(huán)境溫度降額曲線及負載vs輸入電壓降額曲線）。

圖1 負載vs環(huán)境溫度的功率降額曲線

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

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

圖2 負載vs輸入電壓的功率降額曲線

如圖2所示，藍色曲線表示LED驅動器在環(huán)境溫度55℃時，其輸出功率隨輸入電壓變化的降額曲線。當輸入電壓為140Vac時，驅動器的負載允許100％滿載，隨著輸入電壓下調；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，個別溫度點將可能超標，甚至可能導致器件失效。

因此，如圖2當輸入電壓小于140Vac時，要求驅動器的輸出負載隨輸入電壓減小而線性減小?？炊缟辖殿~曲線及相應要求后，選用LED驅動器時就應該根據(jù)實際使用時的環(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(jié)輸出電流達到指定功率。由于不同工作環(huán)境溫度，及點燈時間不同，每一盞燈的功率還是會有較大差異。

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

同時，LED驅動器在熱平衡后整體效率會有所上升，在相同輸出功率的條件下，相比于開機時刻，輸入功率會下降。

所以，LED驅動器的應用者在擬定需求時，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，同時避免出現(xiàn)遠超實際需求的指標，避免質量過剩和成本浪費。

4、測試中失敗

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

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

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

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

因此，即使客戶測試過程中依然采用自偶調壓器的操作步驟，驅動器具備自我保護功能而不至于失效。但是客戶在測試之前一定要仔細了解所購的LED驅動器產(chǎn)品是否具備這項保護功能（考慮到LED驅動器的實際應用環(huán)境，目前多數(shù)LED驅動器不具有此項保護功能）。