1.导言
近几年从事LED制作、和研制的人员大大添加。LED企业亦如漫山遍野般生长。因为从事LED驱动研制的企业和人许多，其技术水平良莠不齐，研制出来的LED驱动电路质量好坏纷歧。导致LED灯具的失效经常产生，阻止了LED照明的经常推行。LED灯具失效一是来源于电源和驱动的失效，二是来源于LED器材自身的失效。本文试着从实践的LED电源驱动电路这一方面，剖析其电路的作业原理，然后试着从在不同环境下的LED驱动电路下，剖析各种作业灵敏参数对失效的影响，来进行失效方式的剖析，最终，通过仿真来验证成果。并从理论上给出失效的解决方案。
2.LED驱动电路原理
LED是一种半导体资料制作而成发光二极管，只能够单导游通，并且其导通电压不高，正导游通电流也不能太大，所以对LED的供电电源有了必定的要求，这时LED驱动电路应运而生。实践运用中，大多数的LED产品都是运用交变电源作为LED驱动电路的电源输入，通过驱动电路变成稳压输出方式或许恒流输出方式的一种电路。LED驱动电路，依据不同的区分规范能够区分为许多类型，现在以电路的驱动原理，能够区分为两大类：一类为线性驱动电路，一类为开关型驱动电路。
2.1 线性驱动电路
线性驱动电路原理图如图1所示，从结构上一般都包含了以下的几部分，整流电路，滤波电路，稳压电路。
图中运用全波桥式整流，使交变电源整流成单向的脉动电压。滤波电路采纳RC滤波，由滤波电路滤波出来的电压值现已比较接近于直流电源了，可是，因为电网上的电压动摇，导致驱动电路的输出电压产生动摇，这关于LED来讲，是丧命的。所以滤波之后的电压需求加上一个稳压电路。以使线性驱动电路能够坚持比较平稳的电压来驱动LED.
在线性驱动电路中，LED的亮度与通过电流成函数联系，而与加在LED上面的压降无关。从上面的电路原理图能够看出，线性LED驱动电路，结构简略，易于完成，研制周期短，出产本钱低，体积细巧，并且，因为没有运用许多的大容量电容和电感，电路设计上不需求考虑EMI问题。能够适用于低电流照明体系。
2.2 开关型驱动电路
开关型驱动电路原理图如图2所示，是将输入的交变电压通过整流电路整流和滤波稳压之后，通过开关状况，来操控LED的电流或许电压，使LED能够平稳地发光。下面给出一个典型的开关型的驱动电路来逐渐剖析开关型驱动电路的作业状况。
从图2可见，开关型L E D驱动电路能够区分为以下的几部分：低频整流滤波电路、自激振动电路、稳压电路、取样脉宽调整电路和高频整流滤波电路等。
市电沟通220V通过12V的变压器降压，然后通过桥式整流二极管3N258和电容C2组成低频整流滤波电路，转换成一个类直流电电源。功率三极管Q1、Q2、Q3和电容C5电阻R2组成一个自激震动电路，其间Q2是PNP管，为脉宽调整管，Q1和Q3一个为PNP管，一个为N P N管，两个管子复合组成开关调整器，C5、R2通过调整参数能够设置器振动频率。运用这个自激振动电路，能够将类直流电源转化为一个高频的脉冲信号。高频信号的频率能够通过选频特性算出。能够调整高频脉冲的占空比，来调整设备输出的能量。电流流经电感时，会在L的两头产生感应电动势，当电流消失时，感应电动势会在电路的两头产生一个反向电压，若这个反向电压大于某些元器材的反向击穿电压时，将会损坏这些器材。运用一个续流二极管D2并联在电感的两头，通过R4和C6组成的回路，使这个反向的感应电动势有一个泄通回路。
R 6、R 7、R 8组成的取样电路和R 5、D3组成的基准源电路用来对高频信号进行脉宽的调整，来调理开关管的饱满导通时刻，从而调整电源的输出电压。其间R7为可调电阻，便利对这个电压的调整。
从上面的剖析能够看到，开关型LED驱动电路比较于线性驱动电路，功率高，并且输出的电流大，还能够通过调整脉宽来调整电流，输出的电流精度非常高，使LED亮度能够受控，适用于与大型的照明场合和电流输出比较打的场合。
3.LED驱动失效机理剖析
3.1 LED驱动电路失效原因剖析
（1）浪涌电流和浪涌电压
因为驱动电路的敞开瞬间，电容充电需求很大的电流，并且其充电时刻短，导致的瞬间大电流；因为电网上的电压动摇和浪涌电压的冲击，导致驱动电路上的二极管和电阻等器材的瞬间大电压。这可能会对LED驱动电路上的器材形成永久性的损害。
（2）静电放电
静电放电，即ESD现象。因为电量在极短的时刻内泄放，往往起静电泄放电压能够到达几千伏特。这关于半导体器材是丧命的。ESD可能使LED灯或许驱动%&&&&&%的内部结构产生损毁。
（3）元器材运用失效
因为开关型驱动电路需求大电容来进行存储电能，稳压，而大电容一般运用铝电解电容。铝电解电容的失功率较其它元件高，并且因为变压器和LED在运用时会产生热量，这些热量加重电解电容的电解液的运动，缩短了铝电解电容的正常运用年限。
（4）作业环境导致
现在，干流的LED驱动是运用交变电源作为电源输入的，关于一些大功率的LED驱动电路，其变压线圈会产生很多的热量，由热量而产生了LED失效的温度应力。温度应力的时刻模型见下公式：
其间M为温度应力，T为温度，t为时刻。
可见，温度应力随时刻和温度呈指数式上升，电器运用时刻越长，温度应力就越大，由热导致的失功率则越高。
3.2 线性调整型LED驱动电路失效剖析以图1线性调整行LED驱动电路进行失效剖析，线性LED驱动一上电瞬间，AC电源需求对驱动电路内部的电容电感进行充电，所以，上电瞬间会有一个比较大的电流通过熔丝和整流桥。因为Multisim仿真软件只能仿真模仿量，关于环境热量和湿度等均无法模仿。所以这次仿真只能从电参数这方面进行模仿。这儿参加两个失效要素，浪涌电压和浪涌电流，对上文所述的线性LED驱动电路进行失效仿真，参加浪涌电压之后电路运转状况的各个外表参数。
由图1所示内容，能够读出各个外表的值。
Vi=250V;Vo=29.934V;Vled=8.415V;
Iled=34.606mA.
通过屡次仿真测验得出与正常状况下的LED驱动电路电参数比照见表1所示。
从表1数据能够看出，当电网上电压动摇10%幅值，线性LED驱动电路的作业状况就产生比较大的改动。从上图，能够发现，因为采用了适宜的稳压电路，电网上的电压波幅几乎没有影响到线性LED驱动电路的作业电压。可是，其驱动电流却产生了巨大改变，驱动电流较之正常输入电压增幅达4 0 %.这将导致LED超负荷作业，会削减LED灯珠的寿数，乃至可能会直接损毁灯珠。
3.3 开关型LED驱动电路失效剖析
以图2线性调整行LED驱动电路进行失效剖析，在图2仿真图中，XSC2代表输入的AC电源和整流之后的电压比较。其间正弦波型为AC220V,通过全波整流之后，其电压值Vimax≈311V,比较平稳的为整流之后的电压。整流之后的电压，从图中的mark点读出来的电压为11.368V.低频整流之后，电压通过自激振动电路和高频整流电路以及稳压电路之后，输出来的便是LED的驱动电压了。
因为采用了稳压管1 N 4 7 3 5 A,稳压值为6.6V,所以LED驱动电压理论值为6.6V.
从图2读出实践仿真的LED驱动电压为一个6.64V的直流电压。与理论相符。
通过屡次仿真测验，能够读出几个外表的参数分别为：
Vi=250V;Vo=12.3V;Vled=6.64V;
Iled=47.416mA;
与正常状况下的LED驱动电路电参数比照见表2所示。
从表2能够看出，当电网上有浪涌电压输入时，开关型LED驱动电路，因为采用了杰出的稳压办法，驱动电路的电压参量并未产生很大的改变，可是，LED的驱动电路改变交大，增幅到达100%.这将导致LED功率上升，使LED失效。
3.4 失效解决方案
通过前面几个末节对LED驱动电路的仿真剖析能够总结出以下几个有用的LED失效解决方案：
（1）关于浪涌电流和电压，能够在电源输入给加上一个熔丝和一个PTC电阻。PTC电阻便是正温度系数电阻。当电源输入的初级电流有一个浪涌电流或许浪涌电压输入时，依据电阻的发热公式Q=R*I^2*T,流经PTC电流或许电压的添加势必会添加PTC电阻的发热量，从而是PTC电阻的阻值上升，使到电源输入的初级功率有一部分消减在PTC电阻处，以确保电源的副边输出功率不变，坚持电压和电流的安稳。关于室外运用的LED驱动，还应该参加防雷保护办法。
（2）关于驱动器材的挑选，在本钱范围内，应该选用比较好的器材，尤其是%&&&&&%。
并且，器材的最大电流电压参数要确保是电路正常作业的额定值的2~3倍以上，详细参数详细挑选。以确保电路元器材有满足的冗余来敷衍骤变的电参量。
（3）一起，应该留意线路板的的布局，发热量大的应该离隔布局，以削减热量队板子的影响。线路板应该留意要防潮、防湿。
在一些特定的环境下，还应做一些绝缘防潮的办法。
