LED被靜電擊穿的原理和過程 - 工程師十年總結(jié)：LED設(shè)計經(jīng)典問題解答

　　問：LED被靜電擊穿的原理和過程是怎么樣的？會有何影響？

　　答：LED屬于半導(dǎo)體類元件，它的PN結(jié)是直接裸露在外頭的，很容易接觸靜電。當(dāng)LED兩個電極上極性不同的電荷積累（產(chǎn)生電荷或者轉(zhuǎn)移過來的電荷）到一 定的程度，又得不到及時釋放，電荷能量一旦超過LED芯片最大承受值時，電荷將以極短的瞬間（納秒級別）在LED兩個電極層之間進(jìn)行放電，產(chǎn)生功率焦耳的熱量，在導(dǎo)電層之間局部（往往是電阻值最小、電極周邊的）會形成1400℃以上的高溫，高溫將會把導(dǎo)電層之間熔融成一些小孔，從而造成漏電、暗亮、死燈、電性飄移等現(xiàn)象。

　　這個擊穿LED的靜電能量它并非就是一個高壓，學(xué)術(shù)的講是一個能量，它取決于電荷的量和的時間長短這兩個核心系數(shù)。放電剎那的時間越短威力越大，電荷越多威力也越大。靜電擊穿LED是個非常復(fù)雜的過程，因此，測試LED抗靜電時的模擬設(shè)計也是一項很復(fù)雜、很嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臏y試。

　　被靜電擊損后的LED如果是比較嚴(yán)重的往往是死燈、漏電。輕微的靜電損傷，LED一般沒有什么異常，但此時，該LED已經(jīng)有一定的隱患，當(dāng)它受到二次靜電損傷時，那就會出現(xiàn)暗亮、死燈、漏電增大啦。

　　問：如何設(shè)計高品質(zhì)LED驅(qū)動電路？

　　答：LED光源是一種長壽命光源，理論壽命可達(dá)50000小時，但應(yīng)用電路設(shè)計不合理、電路元器件選用不當(dāng)、LED光源散熱不好，都會影響它的使用壽命。 特別是在應(yīng)用電路里，作為AC/DC整流橋的輸出濾波器的電解電容器，它的使用壽命在5000小時以下，這就成了制造長壽命LED燈具技術(shù)的攔路虎，設(shè)計 生產(chǎn)可在應(yīng)用電路里省去電解電容器的新一代LED驅(qū)動IC是可行的解決方案。

　　此外，對新一代LED驅(qū)動IC的設(shè)計必須打破傳統(tǒng)的DC/DC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計理念，如采用恒功率、不采用磁滯控制的降壓型而采用定頻定電流控制、解決使用鹵 素?zé)綦娮幼儔浩魉a(chǎn)生的燈源閃爍和多燈并聯(lián)不亮問題等等;還必須解決LED驅(qū)動IC在多種應(yīng)用電路中能過EMC、安規(guī)、CE、UL等認(rèn)證;應(yīng)用電路應(yīng)力求 簡潔、使用元器件少;隔離與非隔離的應(yīng)用歷來是商家在安全與效率之爭焦點;提高PWM控制器的占空比等等。

　　問：選擇和設(shè)計LED驅(qū)動電源時要考慮哪些因素？

　　答：LED驅(qū)動電源是把電源供應(yīng)轉(zhuǎn)換為特定的電壓電流以驅(qū)動LED發(fā)光的電壓轉(zhuǎn)換器，通常情況下：LED驅(qū)動電源的輸入包括高壓工頻交流（即市電）、低壓 直流、高壓直流、低壓高頻交流（如電子變壓器的輸出）等。而LED驅(qū)動電源的輸出則大多數(shù)為可隨LED正向壓降值變化而改變電壓的恒定電流源。根據(jù)電網(wǎng)的用電規(guī)則和LED驅(qū)動電源的特性要求，在選擇和設(shè)計LED驅(qū)動電源時要考慮到以下幾點：

　　1．高可靠性：特別像LED路燈的驅(qū)動電源，裝在高空，維修不方便，維修的花費也大。2．高效率：LED是節(jié)能產(chǎn)品，驅(qū)動電源的效率要高。對于電源安裝在燈具內(nèi)的結(jié)構(gòu)尤為重要。因為LED的發(fā)光效率隨著LED溫度的升高而下降，所以LED的散熱非常重要。電源的效率高，它的耗損功率小，在燈具內(nèi)發(fā)熱量就小，也就降低了燈具的溫升。對延緩LED的光衰有利。3．高功率因素：功率因素是電網(wǎng)對負(fù)載的要求。一般70瓦以下的用電器，沒有強制性指標(biāo)。雖然功率小的單個用電器功率因素低一點對電網(wǎng)的影響不大，但晚上大家點燈，同類負(fù)載太集中，會對電網(wǎng)產(chǎn)生較嚴(yán)重的污染。對于30瓦~40瓦的LED驅(qū)動電源，據(jù)說不久的將來，也許會對功率因素方面有一定的指標(biāo)要求。4．驅(qū)動方式：現(xiàn)在通行的有兩種：一種是一個恒壓源供多個恒流源，每個恒流源單獨給每路LED供電。此方式，組合很靈活，一路LED故障，不影響其他 LED的工作，但成本會略高一點。另一種是直接恒流供電，LED串聯(lián)或并聯(lián)運行。它的優(yōu)點是成本低一點，但是靈活性差，還要解決某個LED故障，不影響其他LED運行的問題。這兩種形式，在一段時間內(nèi)并存。多路恒流輸出供電方式，在成本和性能方面會較好。也許是以后的主流方向。5．浪涌保護(hù)：LED抗浪涌的能力是比較差的，特別是抗反向電壓能力。加強這方面的保護(hù)也很重要。有些LED燈裝在戶外，如LED路燈。由于電網(wǎng)負(fù)載的啟 甩和雷擊的感應(yīng)，從電網(wǎng)系統(tǒng)會侵入各種浪涌，有些浪涌會導(dǎo)致LED的損壞。因此LED驅(qū)動電源要有抑制浪涌的侵入，保護(hù)LED不被損壞的能力。6．保護(hù)功能 電源除了常規(guī)的保護(hù)功能外，最好在恒流輸出中增加LED溫度負(fù)反饋，防止LED溫度過高。7．防護(hù)燈具外安裝型，電源結(jié)構(gòu)要防水、防潮，外殼要耐曬。8．驅(qū)動電源的壽命要與LED的壽命相適配。9．要符合安規(guī)和電磁兼容的要求。