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,並逐漸被應用於照明。促使人們關注LED zhaomingjishudeyigeguanjianyinsushi,qidadajiangdilenengyuandexiaohao,bingkeshixianchangqikekaodegongzuo。youliyouxiangxin,zhezhongxinxingdegutaizhaoming,bijiangdailairenleizhaominglingyudedisancigeming。
當然,采用LED 照明,首先需要考慮的是其亮度、成本以及壽命。由於影響LED壽(shou)命(ming)的(de)主(zhu)要(yao)原(yuan)因(yin)是(shi)其(qi)頻(pin)繁(fan)啟(qi)動(dong)瞬(shun)間(jian)的(de)電(dian)流(liu)衝(chong)擊(ji),外(wai)界(jie)的(de)各(ge)種(zhong)浪(lang)湧(yong)脈(mai)衝(chong),以(yi)及(ji)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo)時(shi)的(de)電(dian)流(liu)限(xian)製(zhi)等(deng),本(ben)電(dian)路(lu)綜(zong)合(he)了(le)這(zhe)些(xie)因(yin)素(su),從(cong)電(dian)路(lu)設(she)計(ji)上(shang)盡(jin)量(liang)避(bi)免(mian)大(da)電(dian)流(liu)對(dui) LED 照明燈具的衝擊,並將其工作電流穩定在某一範圍內,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(qu)動(dong)電(dian)源(yuan)按(an)其(qi)驅(qu)動(dong)方(fang)式(shi)可(ke)以(yi)分(fen)為(wei)恒(heng)流(liu)式(shi)和(he)穩(wen)壓(ya)式(shi)。恒(heng)流(liu)式(shi)驅(qu)動(dong)電(dian)路(lu)輸(shu)出(chu)的(de)電(dian)流(liu)是(shi)恒(heng)定(ding)的(de),輸(shu)出(chu)的(de)直(zhi)流(liu)電(dian)壓(ya)隨(sui)著(zhe)負(fu)載(zai)阻(zu)值(zhi)的(de)大(da)小(xiao)不(bu)同(tong)在(zai)一(yi)定(ding)範(fan)圍(wei)內(nei)變(bian)化(hua),負(fu)載(zai)阻(zu)值(zhi)小(xiao),輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)就(jiu)低(di),負(fu)載(zai)阻(zu)值(zhi)越(yue)大(da),輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)也(ye)就(jiu)越(yue)高(gao)。對(dui)於(yu)穩(wen)壓(ya)電(dian)源(yuan)電(dian)路(lu)而(er)言(yan),其(qi)輸(shu)出(chu)的(de)電(dian)壓(ya)是(shi)固(gu)定(ding)的(de),而(er)輸(shu)出(chu)的(de)電(dian)流(liu)卻(que)隨(sui)著(zhe)負(fu)載(zai)的(de)增(zeng)減(jian)而(er)變(bian)化(hua)。
由於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。對於穩壓式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,由於發光二極管PN 結的電壓溫度係數為- 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,這也是市麵上各種LED 產品快速老化的主要原因。顯然,保證LED驅動電流穩定對於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,該方法適用於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:台灣明緯開關電源: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%, 相當於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,沒有選擇的餘地。所謂的恒壓,隻是采用了穩壓電源,LED是受驅動IC控製來恒流,最終還是恒流的,但這種方式係統效率不高,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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