一种典型的LED照明驱动电路失效机理的探讨

市电交流220V通过12V的变压器降压，然后经过桥式整流二极管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组成一个自激震荡电路，其中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通过调整参数可以设置器振荡频率。利用这个自激振荡电路，可以将类直流电源转化为一个高频的脉冲信号。高频信号的频率可以通过选频特性算出。可以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的两端产生感应电动势，当电流消失时，感应电动势会在电路的两端产生一个反向电压，若这个反向电压大于某些元器件的反向击穿电压时，将会损坏这些器件。利用一个续流二极管D2并联在电感的两端，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，来调节开关管的饱和导通时间，进而调整电源的输出电压。其中R7为可调电阻，方便对这个电压的调整。

从上面的分析可以看到，开关型LED驱动电路相比于线性驱动电路，效率高，而且输出的电流大，还可以通过调整脉宽来调整电流，输出的电流精度十分高，使LED亮度可以受控，适用于与大型的照明场合和电流输出比较打的场合。

3.LED驱动失效机理分析

3.1 LED驱动电路失效原因分析

(1)浪涌电流和浪涌电压

由于驱动电路的开启瞬间，电容充电需要很大的电流，而且其充电时间短，导致的瞬间大电流;由于电网上的电压波动和浪涌电压的冲击，导致驱动电路上的二极管和电阻等器件的瞬间大电压。这可能会对LED驱动电路上的器件造成**性的损伤。

(2)静电放电

静电放电，即ESD现象。由于电量在极短的时间内泄放，往往起静电泄放电压可以达到几千伏特。这对于半导体器件是致命的。ESD可能使LED灯或者驱动IC的内部结构发生损毁。

(3)元器件使用失效

由于开关型驱动电路需要大电容来进行存储电能，稳压，而大电容一般使用铝电解电容。铝电解电容的失效率较其它元件高，而且由于变压器和LED在使用时会产生热量，这些热量加剧电解电容的电解液的运动，缩短了铝电解电容的正常使用年限。

(4)工作环境导致

目前，主流的LED驱动是使用交变电源作为电源输入的，对于一些大功率的LED驱动电路，其变压线圈会产生大量的热量，由热量而产生了LED失效的温度应力。温度应力的时间模型见下公式：

其中M为温度应力，T为温度，t为时间。

可见，温度应力随时间和温度呈指数式上升，电器使用时间越长，温度应力就越大，由热导致的失效率则越高。

3.2 线性调整型LED驱动电路失效分析

以图1线性调整行LED驱动电路进行失效分析，线性LED驱动一上电瞬间，AC电源需要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。由于Multisim仿真软件只能仿真模拟量，对于环境热量和湿度等均无法模拟。所以这次仿真只能从电参数这方面进行模拟。这里加入两个失效因素，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，加入浪涌电压之后电路运行情况的各个仪表参数。

由图1所示内容，可以读出各个仪表的值。

Vi=250V;Vo=29.934V;Vled=8.415V;

Iled=34.606mA.

经过多次仿真测试得出与正常情况下的LED驱动电路电参数对比见表1所示。

从表1数据可以看出，当电网上电压波动10%幅值，线性LED驱动电路的工作状态就发生比较大的改变。从上图，可以发现，由于采用了合适的稳压电路，电网上的电压波幅几乎没有影响到线性LED驱动电路的工作电压。但是，其驱动电流却发生了巨大变化，驱动电流较之正常输入电压增幅达4 0 %.这将导致LED超负荷工作，会减少LED灯珠的寿命，甚至可能会直接损毁灯珠。