為什么LED電源常易損?

經(jīng)常聽(tīng)到業(yè)內有人抱怨說(shuō)每次LED燈具壞了一看又是電源壞了，所以LED燈具里最不可靠的是電源，可能他說(shuō)的是事實(shí)?？墒且策€需要深入分析一下，LED電源損壞的原因。

最近我家里的LED燈具也壞了，拆下來(lái)一看，果然也是電源壞了，可是雖然現象是這樣，也還應該再仔細分析一下。

首先來(lái)看一下它的外形照片：

雖然只是一張很簡(jiǎn)單的外形圖可是已經(jīng)可以看出很多問(wèn)題，而且這些問(wèn)題都是所有低可靠性電源的通病。

1.選用了廉價(jià)的低質(zhì)量元器件

我們可以看出，它的整流橋(圖中左邊)是由4個(gè)整流二極管構成，而不是采用集成的整流橋。我們知道四個(gè)二極管的成本是遠低于一個(gè)集成整流橋的，因為能夠生產(chǎn)二極管的公司有很多，因為二極管的生產(chǎn)只要用過(guò)去淘汰下來(lái)的一些最簡(jiǎn)單的半導體生產(chǎn)設備就可以，而那個(gè)能夠生產(chǎn)集成整流橋的公司就不多了，因為必須要有高質(zhì)量的集成電路生產(chǎn)設備和原材料，都是一些大廠(chǎng)才能夠生產(chǎn)，而且其價(jià)錢(qián)也肯定要比四個(gè)二極管貴很多。而實(shí)際上高反壓的二極管也是不容易做的，一般的廠(chǎng)家不見(jiàn)得能夠生產(chǎn)很可靠的高反壓二極管。后來(lái)我用萬(wàn)用表測量，果然發(fā)現有一個(gè)整流二極管打穿了，而電解電容還是好的。

那么是不是采用了集成整流橋就沒(méi)有問(wèn)題了呢?也不是這樣，也有很多時(shí)候是電解電容因為沒(méi)有保護而被擊穿的情況。另外在選用元器件的耐壓，功耗等指標的時(shí)候也要盡量留有余地，例如電解電容的耐壓，雖然在額定的220V時(shí)，峰值電壓也只有220Vx1.4=308V，我的這塊電源板上的電解電容耐壓是400V，也應該夠了，但是我們通常都選用450V耐壓的電解電容，這樣保險系數可以大一些。

2.沒(méi)有采用任何保護元器件

從照片上可以看出，這個(gè)電源是沒(méi)有安裝任何保護器件的?？墒亲鳛橐粋€(gè)連接到市電的電源是一定要加上保護元器件的，那是因為市電網(wǎng)上經(jīng)常有各種浪涌電壓出現，它可能是遠距離處的雷擊或是電網(wǎng)上大功率設備的開(kāi)關(guān)而引起的高電壓脈沖。如果不對這種高壓脈沖加以防護也是很容易擊穿電解電容的。

LED燈具電源的保護器件

LED電源保護器件的功能主要有兩方面，一方面是保護電源自己，防止受到外部的影響而損壞。另一方面，保護外部的電路環(huán)境，防止由于LED燈具的工作或損壞而影響外部電路。

最主要的保護器件有以下幾種：

1.壓敏電阻，這是用來(lái)保護LED燈具本身的，可以說(shuō)不管LED燈具采用何種電源，開(kāi)關(guān)電源，線(xiàn)性電源，都需要這種保護。它是用來(lái)保護市電網(wǎng)絡(luò )上經(jīng)常發(fā)生的浪涌電壓的。所謂的浪涌電壓，主要是由于雷擊或大功率電氣設備啟停，而引起的短時(shí)間高壓脈沖。其中雷擊是最主要的原因。雷擊又可以分為直接雷擊和間接雷擊兩種，直接雷擊是指雷電直接擊中供電網(wǎng)絡(luò )，這種可能性很少，而且大部分大型供電電網(wǎng)系統本身都有防雷措施。而間接雷擊則是指由雷電感應而在電網(wǎng)上傳輸的浪涌，這種浪涌發(fā)生的可能性很大，因為全世界每時(shí)每刻發(fā)生1800次雷雨，每秒有600次閃電。每次雷擊都會(huì )在附近的電網(wǎng)上感應出浪涌電壓。浪涌脈沖的寬度通常只有幾微妙甚至更短，而脈沖的幅度可能高達幾千伏。主要因為它的幅度高，所以對電子設備的損壞的影響最大。如果不加保護，各種電子設備都很容易因此而損壞。幸而，浪涌的防護很簡(jiǎn)單，只要加一個(gè)防浪涌壓敏電阻就可以了，通常它是并聯(lián)在整流器之前。

這種壓敏電阻的原理是這樣的，有一種非線(xiàn)性電阻，它的阻值在規定的閾值范圍內接近開(kāi)路，而一旦所加的電壓超過(guò)閾值，它的阻值就立刻接近為零。這樣就很容易把這個(gè)浪涌吸收掉。而且壓敏電阻是一種可恢復型器件，浪涌吸收以后，它又能接著(zhù)起保護作用。

它的主要指標為：1)最大連續工作電壓(分為交流和直流兩種，例如直流415V)，2)壓敏電壓(閾值，例如510V)，是指電流大于0.1mA時(shí)的啟動(dòng)電壓。3)最大限制電壓是指在壓敏電阻能夠承受的峰值電流Ip(例如200A)下，它上面的最大峰值電壓Vp，例如845V;實(shí)際上因為浪涌通常只是一個(gè)寬度很小(幾微秒)的窄脈沖，它的電壓和電流的關(guān)系已經(jīng)不是可以用電阻來(lái)描述，因為它實(shí)際上是一個(gè)非線(xiàn)性器件。

2.負溫度系數電阻NTC

很多LED電源都是在整流器后面帶電解電容的，電解電容在剛接通電源時(shí)的充電電流通常都是非常大，往往以幾安培計，假如一個(gè)房間有很多個(gè)這樣的電源同時(shí)接通，那么加在一起的充電電流會(huì )使得這個(gè)房間的電網(wǎng)產(chǎn)生一個(gè)極大的瞬間電流足以使得保險電閘跳掉。所以為了避免發(fā)生這樣的情景，在LED電源里就需要在電解電容前面安裝一個(gè)負溫度系數電阻(NTC)，它的特點(diǎn)就是平時(shí)的電阻很小，當遇到瞬間大電流時(shí)，它的阻值因為發(fā)熱而瞬間變得極大，也就限制了這個(gè)瞬間大電流，當大電流過(guò)去以后，它就很快恢復成平時(shí)的小電阻，這樣就避免外部受到LED電源的沖擊。

3.保險絲

它的作用和普通的保險絲類(lèi)似，主要在LED負載因為各種原因而發(fā)生短路時(shí)，它本身所帶的保險絲就會(huì )馬上把這個(gè)短路的負載斷開(kāi)，以免影響到外電路跳閘。

以上三種保護器件在LED電源的電路中的位置如下圖所示：

其中的變阻器實(shí)際上就是防浪涌的壓敏電阻。而這三種保護器件是最基本的，是一種標準的防護電路，也是所有LED燈具電源都應該采用的!遺憾的是，市面上大多數的LED電源都沒(méi)有加裝這種防護電路。只有少數高檔的LED燈具的電源才采用了這種防護電路。例如，很多無(wú)電解電容光引擎，或者號稱(chēng)是無(wú)需電源的交流LED光引擎都沒(méi)有采用這種防護電路。因為以前的壓敏電阻的高度很大很高，其高度在4-5mm左右，所以肉眼就馬上可以看出是否安裝了防浪涌的壓敏電阻。下面是幾個(gè)所謂“無(wú)需電源”“交流LED”光引擎的一些例子：

這些產(chǎn)品可以很清楚看出沒(méi)有加裝任何防護元件。

只有高檔的無(wú)閃爍有電解電容的光引擎才加上了所有的防護電路，例如埃菲萊的光引擎：

埃菲萊的光引擎

埃菲萊公司的高效率(99%)無(wú)閃爍光引擎，最中間的是保險絲，下面體積最大的是壓敏電阻，它的左面是負溫度系數電阻NTC，(電解電容在板子的后面)。

4.LED路燈的防雷

路燈有兩種，一種是太陽(yáng)能路燈，還有一種是交流電路燈。太陽(yáng)能路燈因為不需要連接電網(wǎng)，所以不存在浪涌問(wèn)題，但是因為經(jīng)常會(huì )樹(shù)立在空曠地方，所以直接遭受雷擊的可能性也很大，所以大多數太陽(yáng)能路燈需要安裝避雷針，把雷擊直接引入地下。

電網(wǎng)路燈則除了有時(shí)也需要安裝避雷針外，防浪涌是最重要的問(wèn)題，而且因為供電電路可能很長(cháng)架設在野外，所以直接遭受雷擊的可能性也加大，這時(shí)候的浪涌就變成具有很大破壞性的寬脈沖，需要采用更有效的防浪涌措施。

在這種情況下，小型的壓敏電阻就不夠用了，而必須改成氣體防雷管，這是由金屬電極與瓷管密封構成具有氣體放電間隙空間的氣體放電管，采用陶瓷絕緣體與電極焊接的外殼確保放電間隙的氣密性

當高壓脈沖作用在其上時(shí)，氣體被擊穿，削去了脈沖高壓，保護了后面的電路。

結束語(yǔ)

綜上所述，其實(shí)要做一個(gè)高可靠的LED驅動(dòng)電源并不難，只要遵循以下幾點(diǎn)：

1.采用高質(zhì)量元器件。其實(shí)有點(diǎn)常識的人都知道，為什么有的元器件便宜，有的就貴，其差別就在于可靠性，所以千萬(wàn)不要為了追求廉價(jià)而犧牲可靠性，最后是毀了自己公司的名聲。

2.選用器件參數時(shí)要留有余地，比如耐壓，你不能夠假定市電電壓就是220V，一般我們都要求至少應當考慮電壓有可能高達265V，甚至更高。所以任何工程設計都必須留有余地。

3.電路設計必須采用保護器件，沒(méi)有保護器件的電路就等于你家里的門(mén)沒(méi)有鎖一樣，沒(méi)有鎖的家你敢住嗎?

4.好一點(diǎn)的電路板還應該涂上三防漆，所謂三防漆就是防潮、防鹽霧、防霉，再加上防塵、防漏電，更好的還能防水(IP67)。這樣電路板的長(cháng)壽命就更能確保了。

5.一些出口的電路板還要求有CE，UL認證，有的還要ROHS認證(也就是無(wú)鉛認證)，以免在回收這些電路板時(shí)會(huì )產(chǎn)生鉛中毒事件。

做到以上幾點(diǎn)，電源的壽命也可以高達幾萬(wàn)小時(shí)，以前很多家里的家電，像電視機，用了十幾年也沒(méi)有壞，就是說(shuō)明高可靠性是可以實(shí)現的。

遺憾的是目前市場(chǎng)上幾乎80%以上的LED電源都是為了降低成本而沒(méi)有采用任何保護器件。這種采用損人來(lái)利己的方法實(shí)在是應該遭到大眾的同聲譴責!

另一方面，采用這種偷工減料電源的LED燈具，通常也比較便宜。我們也要奉勸消費者，中國人的一句老話(huà)：一份價(jià)錢(qián)一分貨，便宜沒(méi)好貨!如果要購買(mǎi)長(cháng)壽命的LED燈具還是應該買(mǎi)貴一點(diǎn)，好一點(diǎn)的高檔產(chǎn)品!