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          LED燈具失效分析及其電路保護措施

          作者: 時間:2012-07-02 來源:網絡 收藏

          損壞的原因

          本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/176778.htm

            一是來源于電源和驅動的,二是來源于器件本身的。通常LED電源和驅動的損壞來自于輸入電源的過電沖擊(EOS)以及負載端的斷路故障。輸入電源的過電沖擊往往會造成驅動中驅動芯片的損壞,以及電容等被動元件發(fā)生擊穿損壞。負載端的短路故障則可能引起驅動的過電流驅動,驅動有可能發(fā)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.瞬態(tài)過流事件

            瞬態(tài)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,這可能是由于大電流直接產生也可能是由高電壓間接產生,如瞬態(tài)雷擊、開關電源的瞬態(tài)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(tài)的,持續(xù)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(tài)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(tài)過電流。

            對于汽車中的LED照明,ISO7637-2的瞬態(tài)拋負載浪涌沖擊則是其正常工作的一個重要威脅。

            LED遭受過電沖擊后的失效模式并非固定,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(tài)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。

            


            圖1:LED焊接線燒斷損壞。

            2.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制造、運輸和應用中最為常見的一種瞬態(tài)過壓危害,而LED照明系統(tǒng)則須滿足IEC61000-4-2標準的“人體靜電放電模式”8kV接觸放電,以防止系統(tǒng)在靜電放電時有可能導致的過電沖擊失效。

            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,這種失效可能只是局部功能損壞,嚴重的話也會導致LED永久損壞。

            

          圖2:LED部分PN結損壞。

            圖2:LED部分PN結損壞。

            對于接近80%能量都轉化為熱量的LED照明設計而言,熱管理和故障過熱是其面臨的一個挑戰(zhàn)。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

            由于LED電源和驅動電路容易遭受過電沖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(tài)的,以提高電路的可靠性,從而降低返修率。泰科電子的LVR系列PTC可以實現交流電源的過流和短路保護,ROV用于過電沖擊和浪涌保護。POLYZEN系列是用于直流電源輸入口的過壓過流綜合保護元件,LED燈串中的表面貼系列則是實現負載過流或斷路故障保護(圖3)。

            

            圖3:LED電源及驅動電路的保護設計。

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