10個可能導致LED驅動失效的問題詳解

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：

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驅動器大輸出電壓低于VoH，可能導致低溫時燈具的大功率達不到實際所需功率，如果選用的LED驅動器低電壓高于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。

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?？紤]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。

圖1 負載vs環境溫度的功率降額曲線

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。

圖2 負載vs輸入電壓的功率降額曲線

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?？炊缟辖殿~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。

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素的考慮。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。

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）。

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，大測試功率不應超過負載大功率的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，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。

常發生的以下狀況會導致LED驅動器損壞：

·將AC接到了驅動器的DC輸出端，導致驅動器失效；

·將AC接到了DC/DC驅動器的輸入或輸出，導致驅動器失效；

·將恒流輸出端與調光線接到了一起，導致驅動器失效；

·將相線接到了地線上，導致驅動器無輸出及外殼帶電；

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。

如圖3所示，V1表示相電壓，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。

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，好監測下電網波動幅度，或單獨電網變壓器供電。

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。

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！