一种典型的LED照明驱动电路失效机理的探讨

　　（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。

　　3.3 开关型LED驱动电路失效分析

　　以图2线性调整行LED驱动电路进行失效分析，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。其中正弦波型为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，电压经过自激振荡电路和高频整流电路以及稳压电路之后，输出来的就是LED的驱动电压了。

　　由于采用了稳压管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读出实际仿真的LED驱动电压为一个6.64V的直流电压。与理论相符。

　　经过多次仿真测试，可以读出几个仪表的参数分别为：

　　Vi=250V;Vo=12.3V;Vled=6.64V;

　　Iled=47.416mA;

　　与正常情况下的LED驱动电路电参数对比见表2所示。

　　从表2可以看出，当电网上有浪涌电压输入时，开关型LED驱动电路，由于采用了良好的稳压措施，驱动电路的电压参量并未发生很大的变化，但是，LED的驱动电路变化交大，增幅达到100%.这将导致LED功率上升，使LED失效。

　　3.4 失效解决方案

　　经过前面几个小节对LED驱动电路的仿真分析可以总结出以下几个有效的LED失效解决方案：

　　（1）对于浪涌电流和电压，可以在电源输入给加上一个熔丝和一个PTC电阻。PTC电阻就是正温度系数电阻。当电源输入的初级电流有一个浪涌电流或者浪涌电压输入时，根据电阻的发热公式Q=R*I^2*T，流经PTC电流或者电压的增加势必会增加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，以保证电源的副边输出功率不变，保持电压和电流的稳定。对于室外使用的LED驱动，还应该加入防雷保护措施。

　　（2）对于驱动器件的选择，在成本范围内，应该选用比较好的器件，尤其是电容。

　　而且，器件的最大电流电压参数要保证是电路正常工作的额定值的2~3倍以上，具体参数具体选择。以保证电路元器件有足够的冗余来应付突变的电参量。

　　（3）同时，应该注意线路板的的布局，发热量大的应该隔开布局，以减少热量队板子的影响。线路板应该注意要防潮、防湿。

　　在一些特定的环境下，还应做一些绝缘防潮的措施。

　　（4）对于开关型LED驱动电路，还应该防止EMI带来的失效。可以通过加入X电容，共模电感、差模电感、低通滤波电路、屏蔽体等来消减EMI带来的问题。

　　4.结论

本文在分析两种典型LED驱动电路原理的基础上，并分别对线性LED驱动电路和开关LED驱动电路进行了浪涌电压影响下的失效仿真。从仿真结果中可以看出，浪涌电压对LED驱动电源影响比较大。尤其是驱动电路这一部分。使L