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LED電源保護方案及損壞常見原因

:2017-12-12    :333

 LED燈具損壞的原因
       LED燈具失效一是來源於電源和驅動的失效,二是來源於LED器件本身的失效。通常LED驅動電源和驅動的損壞來自於輸入電源的過電衝擊(EOS)以及負載端的斷路故障。輸入電源的過電衝擊往往會造成驅動電路中驅動芯片的損壞,以及電容等被動元件發生擊穿損壞。負載端的短路故障則可能引起驅動電路的過電流驅動,驅動電路有可能發生短路損壞或有短路故障導致的過熱損壞。 LED器件本身的失效主要有以下幾種情況。
         1.靜電放電事件
         靜電放電(ESD)損壞是目前高集成度半導體器件製造、運輸和應用中最為常見的一種瞬態過壓危害,而LED照明係統則須滿足IEC61000-4-2標準的“人體靜電放電模式”8kV接觸放電,以防止係統在靜電放電時有可能導致的過電衝擊失效。
         LED PN結陣列性能將出現降低或損壞,如圖2所示。ESD事件放電通路導致的LED芯片的內部失效,這種失效可能隻是局部功能損壞,嚴重的話也會導致LED永久損壞。
          2.瞬態過流事件
          瞬態過流事件是指流過LED的電流超過該LED技術數據手冊中的最大額定電流,這可能是由於大電流直接產生也可能是由高電壓間接產生,如瞬態雷擊、開關電源的瞬態開關噪聲、電網波動等過壓事件引起的過流。這些事件都是瞬態的,持續時間極短,通常我們將其稱為尖峰,如“電流尖峰”、“電壓尖峰”。造成瞬態過流事件的情況還包括LED接通電源,或是帶電插拔時的瞬態過電流。
對於汽車中的LED照明,ISO7637-2的瞬態拋負載浪湧衝擊則是其正常工作的一個重要威脅。
LED遭受過電衝擊後的失效模式並非固定,但通常會導致焊接線損壞,如圖1所示。這種損壞通常由極大的瞬態過電流引起。除了導致焊接線燒斷外,還可能導致靠近焊接線的其他部分損壞,例如密封材料。
           LED燈具損壞常見原因及保護方案
           對於接近80%能量都轉化為熱量的LED照明設計而言,熱管理和故障過熱保護是其麵臨的一個挑戰。理論和實踐都已經證明,LED的性能和壽命是與LED的PN結工作溫度緊密相關。當LED芯片內結溫升高10℃,光通量就會衰減1%,LED的壽命就會減少50%。
電源及驅動電路的保護
            由於LED電源驅動電路容易遭受過電衝擊和短路故障而損壞,因此在驅動電路設計中要充分考慮各種故障狀態的保護措施,以提高電路的可靠性,從而降低返修率。泰科電子的LVR係列PTC可以實現交流電源的過流和短路保護,ROV用於過電衝擊和浪湧保護。POLYZEN係列是用於直流電源輸入口的過壓過流綜合保護元件,LED燈串中的表麵貼係列則是實現負載過流或斷路故障保護。
            LED燈具損壞常見原因及保護方案
            PPTC在LED照明中的過流和過熱保護
            雖然許多高端LED驅動器件逐漸集成了過流、過熱等保護功能,但在許多場合,特別是過熱保護方麵,仍然需要分立元器件方案作為協同保護方案,以使燈具具有更高的可靠性和更長的壽命。




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