LED驅動失效的十大原因

基本上可以說，LED 驅動器的主要作用是將輸入的交流電壓源轉換為輸出電壓可隨 LED Vf 正向導通壓降變化的電流源。

作為LED照明中的關鍵部件，LED 驅動器的品質直接影響到整體燈具的可靠性及穩定性。本文從 LED 驅動等相關技術及客戶應用經驗出發，整理分析燈具設計及應用中諸多的失效情況：

1、未考慮LED燈珠Vf變化范圍，導致燈具效率低，甚至工作不穩定

LED燈具負載端，一般由若干數量的LED串并 聯組成，其工作電壓 Vo=Vf*Ns，其中 Ns 表示 LED 串聯數量。LED 的 Vf 隨溫度變動而變動，一般情況下，在原因恒定電流時，高溫時 Vf 變低，低溫時 Vf 變高。因此，高溫時 LED 燈具負載工作電壓對應為 VoL，低溫時 LED 燈具負載工作電壓對應為 VoH。在選用 LED 驅動器時需考慮驅動器輸出電壓范圍大于 VoL~VoH。

如果選用的LED驅動器最大輸出電壓低于 VoH，可能導致低溫時燈具的最大功率達不到實際所需功率，如果選用的 LED 驅動器最低電壓高于VoL，則高溫時可能驅動器輸出超出工作范圍，工作不穩定，燈具會有閃爍等情況。

但綜合成本及效率考慮，不能一味追求 LED 驅動器超寬輸出電壓范圍：因為驅動器電壓只在某一個區間時，驅動器效率才是最高的。超過范圍后效率、功率因數(PF)都會變差，同時驅動器輸出電壓范圍設計太寬，則導致成本升高，效率無法優化。

2、未考慮功率余量及降額要求

一般情況下，LED 驅動器的標稱功率是指額定環境、額定電壓情況下測得的數據。考慮到不同客戶會有不同的應用，多數 LED 驅動器供應商會在自家的產品規格書上提供功率降額曲線(常見的有負載 vs 環境溫度降額曲線及負載 vs 輸入電壓降額曲線)。

如圖 1 所示，紅色曲線表示 LED 驅動器在輸入 120Vac 情況下，其負載隨環境溫度變化的功率降額曲線。當環境溫度低于 50℃ 時，驅動器允許 100% 滿載，當環境溫度高達 70℃ 時，驅動器只能降額到 60% 的負載，當環境溫度在 50-70℃ 之間變化時，驅動器負載隨溫度上升而線性下降。

藍色曲線則表示 LED 驅動器在輸入 230Vac 或 277Vac 情況下，其負載隨環境溫度變化的功率降額曲線，其原理類同。 

如圖 2 所示，藍色曲線表示 LED 驅動器在環境溫度 55℃ 時，其輸出功率隨輸入電壓變化的降額曲線。當輸入電壓為 140Vac 時，驅動器的負載允許 100% 滿載，隨著輸入電壓下調；若輸出功率不變，輸入電流將上升，導致輸入端損耗加大，效率降低，器件溫度上升，個別溫度點將可能超標，甚至可能導致器件失效。

因此，如圖 2 當輸入電壓小于 140Vac 時，要求驅動器的輸出負載隨輸入電壓減小而線性減小。看懂如上降額曲線及相應要求后，選用 LED 驅動器時就應該根據實際使用時的環境溫度情況及輸入電壓情況，綜合考慮及選擇，并適當留出降額余量。

3、不了解LED的工作特性

曾有客戶要求燈具輸入功率為固定值，固定 5% 誤差，只能針對每盞燈去調節輸出電流達到指定功率。由于不同工作環境溫度，及點燈時間不同，每一盞燈的功率還是會有較大差異。

客戶提出這樣的要求，雖然有其市場推廣及商務因數的考慮。但是，LED 的伏安特性決定 LED 驅動器為恒定電流源，其輸出電壓隨 LED 負載串聯電壓 Vo 變化而變化，在驅動器整機效率基本不變的情況下，其輸入功率隨 Vo 變化。

同時，LED 驅動器在熱平衡后整體效率會有所上升，在相同輸出功率的條件下，相比于開機時刻，輸入功率會下降。

所以，LED 驅動器的應用者在擬定需求時，應先了解 LED 的工作特性，避免提出一些不符合工作特性原理的指標，同時避免出現遠超實際需求的指標，避免質量過剩和成本浪費。

4、測試中失效

曾經有客戶采購過很多品牌的 LED 驅動器，但是所有樣品都在測試過程中失效。后來到現場分析后發現，客戶采用自偶調壓器直接給 LED 驅動器供電進行測試，上電后將調壓器從 0Vac 逐漸上調到 LED 驅動器額定工作電壓。

這樣的測試操作，很容易使得 LED 驅動器在很小的輸入電壓時就啟動并帶載工作，而此種情況會導致輸入電流遠遠大于額定值，內部輸入端相關器件，如保險絲、整流橋、熱敏電阻等因電流超標或過熱而失效，導致驅動器失效。

因此正確的測試方法是將調壓器調到 LED 驅動器額定工作電壓區間，再接上驅動器上電測試。

當然，從技術上改善設計也可以規避此種測試誤操作導致的失效問題：在驅動器輸入端設置啟動電壓限制電路及輸入欠壓保護電路。當輸入未達到驅動器設定的啟動電壓時，驅動器不工作；當輸入電壓降低到輸入欠壓保護點時，驅動器進入保護狀態。

因此，即使客戶測試過程中依然采用自偶調壓器的操作步驟，驅動器具備自我保護功能而不至于失效。但是客戶在測試之前一定要仔細了解所購的 LED 驅動器產品是否具備這項保護功能(考慮到 LED 驅動器的實際應用環境，目前多數 LED 驅動器不具有此項保護功能)。

5、不同負載，測試結果不同

LED 驅動器帶 LED 燈測試時，結果正常，帶電子負載測試時，結果就可能異常。通常這種現象有以下原因：

 (1) 驅動器的輸出瞬間電壓或功率超出電子負載儀的工作范圍。(尤其在 CV 模式下，最大測試功率不應超過負載最大功率的 70%，否則加載時負載可能會瞬間過功率保護，導致驅動器無法正常工作或加載。)

 (2) 所用電子負載儀的特性不適用于測恒流源，出現負載電壓檔位跳變，導致驅動器無法正常工作或加載。

 (3) 因為電子負載儀的輸入內部都會有一個大的電容，測試就相當于在驅動器輸出并聯了一個大電容，可能導致驅動器的電流采樣工作出現不穩定。

因為 LED 驅動器設計就是為了符合 LED 燈具工作特性的，最接近實際與真實應用的測試方式應該是用 LED 燈珠作為負載，串上電流表及電壓表來測試。

6、常發生的以下狀況會導致LED驅動器損壞：

（1）將 AC 接到了驅動器的 DC 輸出端，導致驅動器失效；

（2）將 AC 接到了 DC/DC 驅動器的輸入或輸出，導致驅動器失效；

（3）將恒流輸出端與調光線接到了一起，導致驅動器失效；

（4）將相線接到了地線上，導致驅動器無輸出及外殼帶電；

7、相線接錯

通常戶外工程應用都是 3 相四線制，以國標為例，每個相線與零線間的額定工作電壓是 220Vac，相線與相線間的電壓是 380Vac。如果施工工人將驅動器輸入端接到兩根相線上，則通電后，LED 驅動器輸入電壓超標導致產品失效。

如上圖所示，V1 表示第一相電壓，V2表示第二相電壓，R1 及 R2 分別表示正常安裝到線路中的 LED 驅動器。當線路上零線(N)如圖斷開時，兩個支路上的驅動器 R1，R2 相當于串聯后接到 380Vac 電壓上。因為輸入內阻差異，當其中一個驅動器充電到啟動時，內阻變小，電壓可能大部分加到另外一個驅動器上，導致其過壓損壞失效。

因此建議同一配電支路上，開關或斷路器要一起斷，不能只斷開零線。配電保險絲不要放在零線上，線路上要避免零線接觸不良。

8、電網波動范圍超出合理范圍

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 時有可能損壞驅動器(即使有防雷裝置也無效，因為防雷裝置是應對幾十 uS 級別的脈沖尖峰，而電網波動可能達到幾十 mS，甚至幾百 mS )。

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，或單獨電網變壓器供電。

9、線路頻繁跳閘

同一支路上的燈接得太多，導致某一相電上的負載過載，及各相之間功率分布不均，從而致使線路頻繁跳閘。

10、驅動器散熱

當驅動器安裝在非通風環境下，應該盡量將驅動器外殼與燈具外殼接觸，條件允許的話，在外殼與燈殼的接觸面上涂導熱膠或貼導熱墊，提高驅動器的散熱性能，從而保證驅動器的壽命及可靠性。

綜上所述 LED 驅動器在實際應用中有很多細節需要注意，很多問題都需要提前分析、調整，避免不必要的失效與損失！

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