LED驱动失效的原因分析

基本上可以说LED驱动器的主要作用是将输入的交流电压源转换为输出电压可随LED Vf（正向导通压降变化的电流源。做为LED照明中的关键部件，LED驱动器的品质直接影响到整体灯具的可靠性及稳定性。本文从LED驱动等相关技术及客户应用经验出发，整理分析灯具设计及应用中诸多的失效情况。

1、未考虑LED灯珠Vf变化范围

LED灯具负载端，一般由若干数量的LED串并 联组成，其工作电压Vo＝Vf＊Ns，其中Ns表示LED串联数量。LED的Vf随温度变动而变动，一般情况下，在恒定电流时，高温时Vf变低，低温时Vf变高。因此，高温时LED灯具负载工作电压对应为VoL，低温时LED灯具负载工作电压对应为VoH。在选用LED驱动器时需考虑驱动器输出电压范围大于VoL～VoH。

如果选用的LED驱动器最大输出电压低于VoH，可能导致低温时灯具的最大功率达不到实际所需功率，如果选用的LED驱动器最低电压高于VoL，则高温时可能驱动器输出超出工作范围，工作不稳定，灯具会有闪烁等情况。

但综合成本及效率考虑，不能一味追求LED驱动器超宽输出电压范围：因为驱动器电压只在某一个区间时，驱动器效率才是最高的。超过范围后效率、功率因数（PF）都会变差，同时驱动器输出电压范围设计太宽，则导致成本升高，效率无法优化。

2、未考虑功率余量及降额要求

一般情况下，LED驱动器的标称功率是指额定环境、额定电压情况下测得的数据。考虑到不同客户会有不同的应用，多数LED驱动器供应商会在自家的产品规格书上提供功率降额曲线（常见的有负载vs环境温度降额曲线及负载vs输入电压降额曲线）。

图1 负载vs环境温度的功率降额曲线

如图1所示，红色曲线表示LED驱动器在输 入120Vac情况下，其负载随环境温度变化的功率降额曲线。当环境温度低于50℃时，驱动器允许100％满载，当环境温度高达70℃时，驱动器只能降额到60％的负载，当环境温度在50－70℃之间变化时，驱动器负载随温度上升而线性下降。

蓝色曲线则表示LED驱动器在输入230Vac或 277Vac情况下，其负载随环境温度变化的功率降额曲线，其原理类同。

图2 负载vs输入电压的功率降额曲线

如图2所示，蓝色曲线表示LED驱动器在环境温度55℃时，其输出功率随输入电压变化的降额曲线。当输入电压为140Vac时，驱动器的负载允许100％满载，随着输入电压下调；若输出功率不变，输入电流将上升，导致输入端损耗加大，效率降低，器件温度上升，个别温度点将可能超标，甚至可能导致器件失效。

因此，如图2当输入电压小于140Vac时，要求驱动器的输出负载随输入电压减小而线性减小。看懂如上降额曲线及相应要求后，选用LED驱动器时就应该根据实际使用时的环境温度情况及输入电压情况，综合考虑及选择，并适当留出降额余量。

3、不了解LED的工作特性

曾有客户要求灯具输入功率为固定值，固定5％误差，只能针对每盏灯去调节输出电流达到指定功率。由于不同工作环境温度，及点灯时间不同，每一盏灯的功率还是会有较大差异。

客户提出这样的要求，虽然有其市场推广及商务因数的考虑。但是，LED的伏安特性决定LED驱动器为恒定电流源，其输出电压随LED负载串联电压Vo变化而变化，在驱动器整机效率基本不变的情况下，其输入功率随Vo变化。

同时，LED驱动器在热平衡后整体效率会有所上升，在相同输出功率的条件下，相比于开机时刻，输入功率会下降。

所以，LED驱动器的应用者在拟定需求时，应先了解LED的工作特性，避免提出一些不符合工作特性原理的指标，同时避免出现远超实际需求的指标，避免质量过剩和成本浪费。

4、测试中失败

曾经有客户采购过很多品牌的LED驱动器，但是所有样品都在测试过程中失效。后来到现场分析后发现，客户采用自偶调压器直接给LED驱动器供电进行测试，上电后将调压器从0Vac逐渐上调到LED驱动器额定工作电压。

这样的测试操作，很容易使得LED驱动器在很小的输入电压时就启动并带载工作，而此种情况会导致输入电流远远大于额定值，内部输入端相关器件，如保险丝、整流桥、热敏电阻等因电流超标或过热而失效，导致驱动器失效。

因此正确的测试方法是将调压器调到LED驱动器额定工作电压区间，再接上驱动器上电测试。

当然，从技术上改善设计也可以规避此种测试误操作导致的失效问题：在驱动器输入端设置启动电压限制电路及输入欠压保护电路。当输入未达到驱动器设定的启动电压时，驱动器不工作；当输入电压降低到输入欠压保护点时，驱动器进入保护状态。

因此，即使客户测试过程中依然采用自偶调压器的操作步骤，驱动器具备自我保护功能而不至于失效。但是客户在测试之前一定要仔细了解所购的LED驱动器产品是否具备这项保护功能（考虑到LED驱动器的实际应用环境，目前多数LED驱动器不具有此项保护功能）。