LED照明驅動(dòng)電路失效機理的探討

可見(jiàn)，溫度應力隨時(shí)間和溫度呈指數式上升，電器使用時(shí)間越長(cháng)，溫度應力就越大，由熱導致的失效率則越高。

3.2 線(xiàn)性調整型LED驅動(dòng)電路失效分析以圖1線(xiàn)性調整行LED驅動(dòng)電路進(jìn)行失效分析，線(xiàn)性LED驅動(dòng)一上電瞬間，AC電源需要對驅動(dòng)電路內部的電容電感進(jìn)行充電，所以，上電瞬間會(huì )有一個(gè)比較大的電流通過(guò)熔絲和整流橋。由于Multisim仿真軟件只能仿真模擬量，對于環(huán)境熱量和濕度等均無(wú)法模擬。所以這次仿真只能從電參數這方面進(jìn)行模擬。這里加入兩個(gè)失效因素，浪涌電壓和浪涌電流，對上文所述的線(xiàn)性L(fǎng)ED驅動(dòng)電路進(jìn)行失效仿真，加入浪涌電壓之后電路運行情況的各個(gè)儀表參數。

由圖1所示內容，可以讀出各個(gè)儀表的值。

Vi=250V;Vo=29.934V;Vled=8.415V;

Iled=34.606mA.

經(jīng)過(guò)多次仿真測試得出與正常情況下的LED驅動(dòng)電路電參數對比見(jiàn)表1所示。

從表1數據可以看出，當電網(wǎng)上電壓波動(dòng)10%幅值，線(xiàn)性L(fǎng)ED驅動(dòng)電路的工作狀態(tài)就發(fā)生比較大的改變。從上圖，可以發(fā)現，由于采用了合適的穩壓電路，電網(wǎng)上的電壓波幅幾乎沒(méi)有影響到線(xiàn)性L(fǎng)ED驅動(dòng)電路的工作電壓。但是，其驅動(dòng)電流卻發(fā)生了巨大變化，驅動(dòng)電流較之正常輸入電壓增幅達4 0 %.這將導致LED超負荷工作，會(huì )減少LED燈珠的壽命，甚至可能會(huì )直接損毀燈珠。

3.3 開(kāi)關(guān)型LED驅動(dòng)電路失效分析

以圖2線(xiàn)性調整行LED驅動(dòng)電路進(jìn)行失效分析，在圖2仿真圖中，XSC2代表輸入的AC電源和整流之后的電壓比較。其中正弦波型為AC220V,通過(guò)全波整流之后，其電壓值Vimax≈311V,比較平穩的為整流之后的電壓。整流之后的電壓，從圖中的mark點(diǎn)讀出來(lái)的電壓為11.368V.低頻整流之后，電壓經(jīng)過(guò)自激振蕩電路和高頻整流電路以及穩壓電路之后，輸出來(lái)的就是LED的驅動(dòng)電壓了。

由于采用了穩壓管1 N 4 7 3 5 A,穩壓值為6.6V,所以L(fǎng)ED驅動(dòng)電壓理論值為6.6V.

從圖2讀出實(shí)際仿真的LED驅動(dòng)電壓為一個(gè)6.64V的直流電壓。與理論相符。

經(jīng)過(guò)多次仿真測試，可以讀出幾個(gè)儀表的參數分別為：

Vi=250V;Vo=12.3V;Vled=6.64V;

Iled=47.416mA;

與正常情況下的LED驅動(dòng)電路電參數對比見(jiàn)表2所示。

從表2可以看出，當電網(wǎng)上有浪涌電壓輸入時(shí)，開(kāi)關(guān)型LED驅動(dòng)電路，由于采用了良好的穩壓措施，驅動(dòng)電路的電壓參量并未發(fā)生很大的變化，但是，LED的驅動(dòng)電路變化交大，增幅達到100%.這將導致LED功率上升，使LED失效。

3.4 失效解決方案

經(jīng)過(guò)前面幾個(gè)小節對LED驅動(dòng)電路的仿真分析可以總結出以下幾個(gè)有效的LED失效解決方案：

(1)對于浪涌電流和電壓，可以在電源輸入給加上一個(gè)熔絲和一個(gè)PTC電阻。PTC電阻就是正溫度系數電阻。當電源輸入的初級電流有一個(gè)浪涌電流或者浪涌電壓輸入時(shí)，根據電阻的發(fā)熱公式Q=R*I^2*T,流經(jīng)PTC電流或者電壓的增加勢必會(huì )增加PTC電阻的發(fā)熱量，從而是PTC電阻的阻值上升，使到電源輸入的初級功率有一部分消減在PTC電阻處，以保證電源的副邊輸出功率不變，保持電壓和電流的穩定。對于室外使用的LED驅動(dòng)，還應該加入防雷保護措施。

(2)對于驅動(dòng)器件的選擇，在成本范圍內，應該選用比較好的器件，尤其是電容。

而且，器件的最大電流電壓參數要保證是電路正常工作的額定值的2~3倍以上，具體參數具體選擇。以保證電路元器件有足夠的冗余來(lái)應付突變的電參量。

(3)同時(shí)，應該注意線(xiàn)路板的的布局，發(fā)熱量大的應該隔開(kāi)布局，以減少熱量隊板子的影響。線(xiàn)路板應該注意要防潮、防濕。

在一些特定的環(huán)境下，還應做一些絕緣防潮的措施。

(4)對于開(kāi)關(guān)型LED驅動(dòng)電路，還應該防止EMI帶來(lái)的失效?？梢酝ㄟ^(guò)加入X電容，共模電感、差模電感、低通濾波電路、屏蔽體等來(lái)消減EMI帶來(lái)的問(wèn)題。

4.結論

本文在分析兩種典型LED驅動(dòng)電路原理的基礎上，并分別對線(xiàn)性L(fǎng)ED驅動(dòng)電路和開(kāi)關(guān)LED驅動(dòng)電路進(jìn)行了浪涌電壓影響下的失效仿真。從仿真結果中可以看出，浪涌電壓對LED驅動(dòng)電源影響比較大。尤其是驅動(dòng)電路這一部分。使LED驅動(dòng)電流增大超過(guò)其最大正向導通電流，使LED燈珠失效。根據仿真分析結果，最終給出了合理的LED驅動(dòng)電路的失效方案。