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    LED驅動電源為什么會失效?

    發布時間:2021-11-02 16:52  作者:超毅電子  點擊次數:
           很多人都會有這樣的疑惑,LED燈珠明明已經可以做到5萬甚至10萬小時的壽命,可是買來的LED燈總是很快就會壞,這究竟是為什么呢?
     
           根據調查研究發現,在整燈失效的情況中,超過80%的原因是LED驅動電源出了故障,因為相對于LED光源來說,LED驅動電源的結構更復雜,需要權衡的地方也更多,所以LED驅動電源往往比LED光源要更容易失效。
     
     億光LED
     
    而其中導致LED驅動電源失效的原因,又可以歸為以下七大類:
     
    1、電子元器件老化
           一個完整的LED電源中,包含了許多電容、電阻、二極管、三極管、連接器等電子元器件,每個電子元器件適應環境、老化速度、使用壽命都是不一樣,而只要其中一個失效,就會導致整個LED燈損壞。
           這就與我們常說的木桶理論非常相似,一個完整的木桶能裝多少說取決于最短的那塊木板,一個LED燈的壽命有多長取決于最短的那個元器件壽命,所以要提升LED燈壽命,就得綜合考慮各種元器件的壽命。
     
    2、PCB板的質量問題
           常見的電子元器件都需要焊接在PCB板上,而無論是選材、儲存條件、焊接方式最終都會影響到PCB板的成品質量,常見的質量問題有分層、彎曲或翹起、焊錫性不良、刮傷露銅、阻抗不良等。
           要保證PCB板的質量,首先要選擇合格的板材,這是基礎中的基礎;然后要確保PCB板的運輸和儲存條件,確保運輸和儲存過程中不會受潮、碰撞等;最后要按照規定進行焊接,避免在焊接的過程中損壞PCB板。
     
     PCB分層
     
    3、焊點失效
           電源封裝主要涉及PCB板與元器件之間的連接工作,其中焊點扮演著重要的角色。焊點的主要作用是實現電子元器件與基板(LED電源中針對的是PCB板)的機械連接和電氣連接,焊點質量嚴重影響著器件的可靠性。
           LED焊點失效(焊球脫落、鍵合線斷裂等)一方面來自于生產裝配中的焊接故障,如焊料橋連、虛焊、空洞、曼哈頓現象等。另一方面是在服役過程中,當環境溫度變化時,由于元器件與PCB板存在熱膨脹系數差,在焊點內產生熱應力,應力的周期性變化會造成焊點的疲勞損傷,最終導致疲勞失效。
     
     PCB虛焊
     
    4、LED電源的散熱問題
           驅動電路有少數元器件對溫度非常敏感,如電解電容,通行的電解電容壽命估算公式為“溫度每降低10度,壽命增加一倍”,散熱不良很可能導致其壽命大大縮短,提前失效,致使LED電壓出現故障,LED燈具失效。
           尤其是對于內置式電源(放置在整燈內的電源),發熱量大的電源會增加整燈的導熱、散熱壓力,LED的溫度會升高,其光效和壽命都將大大降低。所以在設計初期就要同步考慮燈具和電源的設計,要綜合考慮LED的散熱和電源的散熱,整體控制燈具的升溫,這樣才能設計出較好的燈具。
     
    5、LED電源的設計問題
    (1)功率設計。雖然LED的光效很高,但是仍然還有80%~85%的熱能損耗,致使燈具內部有20~30K的溫升,這是不可避免的。如果室溫在25℃,燈具內部則有45~55℃,電源長時間在高溫環境下工作,要保證壽命就必須加大功率余量,一般留存1.5~2倍的余量。
    (2)元件選型。燈具內部溫度在45~55℃時,電源內部溫升還有20℃左右,則元件附件的溫度要達到65~75℃。有些元器件在高溫時參數會漂移,甚至壽命會縮短,所以元器件要選擇能在較高溫度下長時間使用的,尤其需要注意電解電容和導線。
    (3)電性能設計。開關電源針對LED的參數設計,主要是恒流參數,電流的大小決定LED的亮度,如果批量電流誤差太大,則整批燈的亮度也會不均勻。亮度不均勻還會導致產品的溫度不同,致使產品的壽命不一致。
    (4)PCB布板設計。LED燈具留給電源的尺寸較小(除非電源外置),所以在PCB的設計上要求較高,要考慮的因素也很多。比如布板要考慮熱量均衡,發熱元件要均勻分布,避免局部溫度升高,同時電解電容要遠離熱源,減緩老化,延長使用壽命。

     
     LED驅動電源
     
    6、電網電壓超出電源負荷
           當同一個變壓器電網支路配線太長,支路中有大型動力設備時,在大型設備啟停時,電網電壓會劇烈波動,甚至導致電網不穩。當電網瞬時電壓超過310VAC時就有可能損毀驅動器(防雷裝置只能應對幾十微秒級別的脈沖,電網波動可能達到幾十到幾百毫秒)。
           因此,路燈照明支路電網上有大型電力機械時要特別注意,最好監測下電網波動幅度,或者由單獨電網變壓器供電。
     
    7、雷擊損壞
           雷擊是常見的自然現象,每年給全球帶來的損失都以千億美元來計算,其中直接雷擊帶來的能量沖擊一般電源是無法承受的,所以這里主要討論間接沖擊。
           雷擊所形成的雷擊浪涌沖擊是一種瞬時的高電壓或者大電流,沿著電源線或其他路徑(傳導雷)或通過電磁場(感應雷)而傳送至電源線路。雷擊浪涌的波形是快速上升然后下降,極高的瞬時沖擊極有可能損壞電子器件,所以還需要給電源加裝防雷裝置。
     
     

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