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如何設計高可靠性的LED驅動電路

發布時間:2013-10-10 來源:電子元件技術網 責任編輯:cicy

【導讀】隨著固態照明工業領域的興起與不斷改進,LED 因其具有高效、節能、壽命長、環保等特點,已成為現今照明技術的可選方案,并逐漸被應用于照明。促使人們關注LED 照明技術的一個關鍵因素是,其大大降低了能源的消耗,并可實現長期可靠的工作。有理由相信,這種新型的固態照明,必將帶來人類照明領域的第三次革命。

當然,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瞬間的電流沖擊,外界的各種浪涌脈沖,以及正常工作時的電流限制等,本電路綜合了這些因素,從電路設計上盡量避免大電流對 LED 照明燈具的沖擊,并將其工作電流穩定在某一范圍內,解決了目前LED 照明燈具的亮度衰減問題從而有效地延長其使用壽命。

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

由于LED是電流隨電壓變化顯著的器件,當LED正向導通時,其正向電壓的微小變化便可引起LED電流的巨大變化。對于穩壓式LED驅動電源而言,當負載變化時,電流波動較大,LED在大電流下工作較長時間會損壞。實驗表明當流經LED的實際電流為其允許的最大電流的70 %時,LED的發光效能為最佳。同時,由于發光二極管PN 結的電壓溫度系數為- 2 mVP℃左右,當LED 散熱不良導致溫度升高時,其工作電流也會較初始階段有明顯變化,這也是市面上各種LED 產品快速老化的主要原因。顯然,保證LED驅動電流穩定對于LED 的防老化顯得尤為重要。因此,恒流式驅動電源是比較理想的LED驅動方式。

品牌電源廠家開始重視產品的可靠性設計,從廠家的報導來看大多采用MIL-HDBK-217F手冊的元器件計數可靠性預計法,該方法適用于投標建議和早期設計階段,對產品的MTBF作一個粗略的估計,如:臺灣明緯開關電源:明緯采用MIL-HDBK-217F標準,以零件計數法預估產品可靠度的期望值,產品SP-750-12 MTBF=769K小時(Ta=45C);產品在批量生產階段要采用應力分析法預計MTBF,並用現場反饋的維修數據進行驗證 ,可以確保產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%)。如果驅動電源平均無故障時間MTBF為10萬小時, 路燈每天工作10小時, 則驅動電源年故障率而大約為3%, 相當于傳統鈉燈的年故障率水平。

所以說恒流驅動是LED驅動的唯一方式,沒有選擇的余地。所謂的恒壓,只是采用了穩壓電源,LED是受驅動IC控制來恒流,最終還是恒流的,但這種方式系統效率不高,所以在照明上不采用,因為照明需要較高的效率指標。

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