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如何設(shè)計(jì)高可靠性的LED驅(qū)動(dòng)電路

發(fā)布時(shí)間:2013-10-10 來(lái)源:電子元件技術(shù)網(wǎng) 責(zé)任編輯:cicy

【導(dǎo)讀】隨著固態(tài)照明工業(yè)領(lǐng)域的興起與不斷改進(jìn),LED 因其具有高效、節(jié)能、壽命長(zhǎng)、環(huán)保等特點(diǎn),已成為現(xiàn)今照明技術(shù)的可選方案,并逐漸被應(yīng)用于照明。促使人們關(guān)注LED 照明技術(shù)的一個(gè)關(guān)鍵因素是,其大大降低了能源的消耗,并可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期可靠的工作。有理由相信,這種新型的固態(tài)照明,必將帶來(lái)人類照明領(lǐng)域的第三次革命。

當(dāng)然,采用LED 照明,首先需要考慮的是其亮度、成本以及壽命。由于影響LED壽命的主要原因是其頻繁啟動(dòng)瞬間的電流沖擊,外界的各種浪涌脈沖,以及正常工作時(shí)的電流限制等,本電路綜合了這些因素,從電路設(shè)計(jì)上盡量避免大電流對(duì) LED 照明燈具的沖擊,并將其工作電流穩(wěn)定在某一范圍內(nèi),解決了目前LED 照明燈具的亮度衰減問(wèn)題從而有效地延長(zhǎng)其使用壽命。

LED均采用直流驅(qū)動(dòng),因此在市電與LED 之間需要加一個(gè)電源適配器即LED驅(qū)動(dòng)電源。它的功能是把交流市電轉(zhuǎn)換成適合LED 的直流電。LED驅(qū)動(dòng)電源按其驅(qū)動(dòng)方式可以分為恒流式和穩(wěn)壓式。恒流式驅(qū)動(dòng)電路輸出的電流是恒定的,輸出的直流電壓隨著負(fù)載阻值的大小不同在一定范圍內(nèi)變化,負(fù)載阻值小,輸出電壓就低,負(fù)載阻值越大,輸出電壓也就越高。對(duì)于穩(wěn)壓電源電路而言,其輸出的電壓是固定的,而輸出的電流卻隨著負(fù)載的增減而變化。

由于LED是電流隨電壓變化顯著的器件,當(dāng)LED正向?qū)〞r(shí),其正向電壓的微小變化便可引起LED電流的巨大變化。對(duì)于穩(wěn)壓式LED驅(qū)動(dòng)電源而言,當(dāng)負(fù)載變化時(shí),電流波動(dòng)較大,LED在大電流下工作較長(zhǎng)時(shí)間會(huì)損壞。實(shí)驗(yàn)表明當(dāng)流經(jīng)LED的實(shí)際電流為其允許的最大電流的70 %時(shí),LED的發(fā)光效能為最佳。同時(shí),由于發(fā)光二極管PN 結(jié)的電壓溫度系數(shù)為- 2 mVP℃左右,當(dāng)LED 散熱不良導(dǎo)致溫度升高時(shí),其工作電流也會(huì)較初始階段有明顯變化,這也是市面上各種LED 產(chǎn)品快速老化的主要原因。顯然,保證LED驅(qū)動(dòng)電流穩(wěn)定對(duì)于LED 的防老化顯得尤為重要。因此,恒流式驅(qū)動(dòng)電源是比較理想的LED驅(qū)動(dòng)方式。

品牌電源廠家開始重視產(chǎn)品的可靠性設(shè)計(jì),從廠家的報(bào)導(dǎo)來(lái)看大多采用MIL-HDBK-217F手冊(cè)的元器件計(jì)數(shù)可靠性預(yù)計(jì)法,該方法適用于投標(biāo)建議和早期設(shè)計(jì)階段,對(duì)產(chǎn)品的MTBF作一個(gè)粗略的估計(jì),如:臺(tái)灣明緯開關(guān)電源:明緯采用MIL-HDBK-217F標(biāo)準(zhǔn),以零件計(jì)數(shù)法預(yù)估產(chǎn)品可靠度的期望值,產(chǎn)品SP-750-12 MTBF=769K小時(shí)(Ta=45C);產(chǎn)品在批量生產(chǎn)階段要采用應(yīng)力分析法預(yù)計(jì)MTBF,並用現(xiàn)場(chǎng)反饋的維修數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證 ,可以確保產(chǎn)品的故障率滿足用戶的使用要求,如平使用壽命三年保証(故障率<5%)。如果驅(qū)動(dòng)電源平均無(wú)故障時(shí)間MTBF為10萬(wàn)小時(shí), 路燈每天工作10小時(shí), 則驅(qū)動(dòng)電源年故障率而大約為3%, 相當(dāng)于傳統(tǒng)鈉燈的年故障率水平。

所以說(shuō)恒流驅(qū)動(dòng)是LED驅(qū)動(dòng)的唯一方式,沒有選擇的余地。所謂的恒壓,只是采用了穩(wěn)壓電源,LED是受驅(qū)動(dòng)IC控制來(lái)恒流,最終還是恒流的,但這種方式系統(tǒng)效率不高,所以在照明上不采用,因?yàn)檎彰餍枰^高的效率指標(biāo)。

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