LED被靜電擊穿的原理和過程 - 工程師十年總結:LED設計經典問題解答
2015年08月17日 16:16 來源:網站整理 作者:Duke 我要評論(0)
問:LED被靜電擊穿的原理和過程是怎么樣的?會有何影響?
答:LED屬于半導體類元件,它的PN結是直接裸露在外頭的,很容易接觸靜電。當LED兩個電極上極性不同的電荷積累(產生電荷或者轉移過來的電荷)到一 定的程度,又得不到及時釋放,電荷能量一旦超過LED芯片最大承受值時,電荷將以極短的瞬間(納秒級別)在LED兩個電極層之間進行放電,產生功率焦耳的熱量,在導電層之間局部(往往是電阻值最小、電極周邊的)會形成1400℃以上的高溫,高溫將會把導電層之間熔融成一些小孔,從而造成漏電、暗亮、死燈、電性飄移等現象。
這個擊穿LED的靜電能量它并非就是一個高壓,學術的講是一個能量,它取決于電荷的量和的時間長短這兩個核心系數。放電剎那的時間越短威力越大,電荷越多威力也越大。靜電擊穿LED是個非常復雜的過程,因此,測試LED抗靜電時的模擬設計也是一項很復雜、很嚴謹的測試。
被靜電擊損后的LED如果是比較嚴重的往往是死燈、漏電。輕微的靜電損傷,LED一般沒有什么異常,但此時,該LED已經有一定的隱患,當它受到二次靜電損傷時,那就會出現暗亮、死燈、漏電增大啦。
問:如何設計高品質LED驅動電路?
答:LED光源是一種長壽命光源,理論壽命可達50000小時,但應用電路設計不合理、電路元器件選用不當、LED光源散熱不好,都會影響它的使用壽命。 特別是在應用電路里,作為AC/DC整流橋的輸出濾波器的電解電容器,它的使用壽命在5000小時以下,這就成了制造長壽命LED燈具技術的攔路虎,設計 生產可在應用電路里省去電解電容器的新一代LED驅動IC是可行的解決方案。
此外,對新一代LED驅動IC的設計必須打破傳統的DC/DC拓撲結構設計理念,如采用恒功率、不采用磁滯控制的降壓型而采用定頻定電流控制、解決使用鹵 素燈電子變壓器所產生的燈源閃爍和多燈并聯不亮問題等等;還必須解決LED驅動IC在多種應用電路中能過EMC、安規、CE、UL等認證;應用電路應力求 簡潔、使用元器件少;隔離與非隔離的應用歷來是商家在安全與效率之爭焦點;提高PWM控制器的占空比等等。
問:選擇和設計LED驅動電源時要考慮哪些因素?
答:LED驅動電源是把電源供應轉換為特定的電壓電流以驅動LED發光的電壓轉換器,通常情況下:LED驅動電源的輸入包括高壓工頻交流(即市電)、低壓 直流、高壓直流、低壓高頻交流(如電子變壓器的輸出)等。而LED驅動電源的輸出則大多數為可隨LED正向壓降值變化而改變電壓的恒定電流源。根據電網的用電規則和LED驅動電源的特性要求,在選擇和設計LED驅動電源時要考慮到以下幾點:
1.高可靠性:特別像LED路燈的驅動電源,裝在高空,維修不方便,維修的花費也大。2.高效率:LED是節能產品,驅動電源的效率要高。對于電源安裝在燈具內的結構尤為重要。因為LED的發光效率隨著LED溫度的升高而下降,所以LED的散熱非常重要。電源的效率高,它的耗損功率小,在燈具內發熱量就小,也就降低了燈具的溫升。對延緩LED的光衰有利。3.高功率因素:功率因素是電網對負載的要求。一般70瓦以下的用電器,沒有強制性指標。雖然功率小的單個用電器功率因素低一點對電網的影響不大,但晚上大家點燈,同類負載太集中,會對電網產生較嚴重的污染。對于30瓦~40瓦的LED驅動電源,據說不久的將來,也許會對功率因素方面有一定的指標要求。4.驅動方式:現在通行的有兩種:一種是一個恒壓源供多個恒流源,每個恒流源單獨給每路LED供電。此方式,組合很靈活,一路LED故障,不影響其他 LED的工作,但成本會略高一點。另一種是直接恒流供電,LED串聯或并聯運行。它的優點是成本低一點,但是靈活性差,還要解決某個LED故障,不影響其他LED運行的問題。這兩種形式,在一段時間內并存。多路恒流輸出供電方式,在成本和性能方面會較好。也許是以后的主流方向。5.浪涌保護:LED抗浪涌的能力是比較差的,特別是抗反向電壓能力。加強這方面的保護也很重要。有些LED燈裝在戶外,如LED路燈。由于電網負載的啟 甩和雷擊的感應,從電網系統會侵入各種浪涌,有些浪涌會導致LED的損壞。因此LED驅動電源要有抑制浪涌的侵入,保護LED不被損壞的能力。6.保護功能 電源除了常規的保護功能外,最好在恒流輸出中增加LED溫度負反饋,防止LED溫度過高。7.防護燈具外安裝型,電源結構要防水、防潮,外殼要耐曬。8.驅動電源的壽命要與LED的壽命相適配。9.要符合安規和電磁兼容的要求。
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