深入分析LED電源損壞原因

    經(jīng)常聽到業(yè)內(nèi)有人抱怨說每次LED燈具壞了一看又是電源壞了，所以LED燈具里最不可靠的是電源，可能他說的是事實(shí)。可是也還需要深入分析一下，LED電源損壞的原因。

    最近我家里的LED燈具也壞了，拆下來一看，果然也是電源壞了，可是雖然現(xiàn)象是這樣，也還應(yīng)該再仔細(xì)分析一下。

    首先來看一下它的外形照片：

    雖然只是一張很簡單的外形圖可是已經(jīng)可以看出很多問題，而且這些問題都是所有低可靠性電源的通病。

    1.選用了廉價(jià)的低質(zhì)量元器件

    我們可以看出，它的整流橋(圖中左邊)是由4個(gè)整流二極管構(gòu)成，而不是采用集成的整流橋。我們知道四個(gè)二極管的成本是遠(yuǎn)低于一個(gè)集成整流橋的，因?yàn)槟軌蛏�產(chǎn)二極管的公司有很多，因?yàn)槎�極管的生產(chǎn)只要用過去淘汰下來的一些最簡單的半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備就可以，而那個(gè)能夠生產(chǎn)集成整流橋的公司就不多了，因?yàn)楸仨氁�有高質(zhì)量的集成電路生產(chǎn)設(shè)備和原材料，都是一些大廠才能夠生產(chǎn)，而且其價(jià)錢也肯定要比四個(gè)二極管貴很多。而實(shí)際上高反壓的二極管也是不容易做的，一般的廠家不見得能夠生產(chǎn)很可靠的高反壓二極管。后來我用萬用表測量，果然發(fā)現(xiàn)有一個(gè)整流二極管打穿了，而電解電容還是好的。

    那么是不是采用了集成整流橋就沒有問題了呢？也不是這樣，也有很多時(shí)候是電解電容因?yàn)闆]有保護(hù)而被擊穿的情況。另外在選用元器件的耐壓，功耗等指標(biāo)的時(shí)候也要盡量留有余地，例如電解電容的耐壓，雖然在額定的220V時(shí)，峰值電壓也只有220Vx1.4=308V，我的這塊電源板上的電解電容耐壓是400V，也應(yīng)該夠了，但是我們通常都選用450V耐壓的電解電容，這樣保險(xiǎn)系數(shù)可以大一些。

    2.沒有采用任何保護(hù)元器件

    從照片上可以看出，這個(gè)電源是沒有安裝任何保護(hù)器件的。可是作為一個(gè)連接到市電的電源是一定要加上保護(hù)元器件的，那是因?yàn)槭须娋W(wǎng)上經(jīng)常有各種浪涌電壓出現(xiàn)，它可能是遠(yuǎn)距離處的雷擊或是電網(wǎng)上大功率設(shè)備的開關(guān)而引起的高電壓脈沖。如果不對這種高壓脈沖加以防護(hù)也是很容易擊穿電解電容的。

    LED燈具電源的保護(hù)器件

    LED電源保護(hù)器件的功能主要有兩方面，一方面是保護(hù)電源自己，防止受到外部的影響而損壞。另一方面，保護(hù)外部的電路環(huán)境，防止由于LED燈具的工作或損壞而影響外部電路。

    最主要的保護(hù)器件有以下幾種：

    1.壓敏電阻

    壓敏電阻是用來保護(hù)LED燈具本身的，可以說不管LED燈具采用何種電源，開關(guān)電源，線性電源，都需要這種保護(hù)。它是用來保護(hù)市電網(wǎng)絡(luò)上經(jīng)常發(fā)生的浪涌電壓的。所謂的浪涌電壓，主要是由于雷擊或大功率電氣設(shè)備啟停，而引起的短時(shí)間高壓脈沖。其中雷擊是最主要的原因。雷擊又可以分為直接雷擊和間接雷擊兩種，直接雷擊是指雷電直接擊中供電網(wǎng)絡(luò)，這種可能性很少，而且大部分大型供電電網(wǎng)系統(tǒng)本身都有防雷措施。而間接雷擊則是指由雷電感應(yīng)而在電網(wǎng)上傳輸?shù)睦擞浚�這種浪涌發(fā)生的可能性很大，因?yàn)槿�世界每時(shí)每刻發(fā)生1800次雷雨，每秒有600次閃電。每次雷擊都會在附近的電網(wǎng)上感應(yīng)出浪涌電壓。浪涌脈沖的寬度通常只有幾微妙甚至更短，而脈沖的幅度可能高達(dá)幾千伏。主要因?yàn)樗�的幅度高，所以對電子設(shè)備的損壞的影響最大。如果不加保護(hù)，各種電子設(shè)備都很容易因此而損壞。幸而，浪涌的防護(hù)很簡單，只要加一個(gè)防浪涌壓敏電阻就可以了，通常它是并聯(lián)在整流器之前。

    這種壓敏電阻的原理是這樣的，有一種非線性電阻，它的阻值在規(guī)定的閾值范圍內(nèi)接近開路，而一旦所加的電壓超過閾值，它的阻值就立刻接近為零。這樣就很容易把這個(gè)浪涌吸收掉。而且壓敏電阻是一種可恢復(fù)型器件，浪涌吸收以后，它又能接著起保護(hù)作用。

    它的主要指標(biāo)為：1)最大連續(xù)工作電壓(分為交流和直流兩種，例如直流415V)，2)壓敏電壓(閾值，例如510V)，是指電流大于0.1mA時(shí)的啟動(dòng)電壓。3)最大限制電壓是指在壓敏電阻能夠承受的峰值電流Ip(例如200A)下，它上面的最大峰值電壓Vp，例如845V；，實(shí)際上因?yàn)槔擞客ǔＶ皇且粋�(gè)寬度很小(幾微秒)的窄脈沖，它的電壓和電流的關(guān)系已經(jīng)不是可以用電阻來描述，因?yàn)樗鼘?shí)際上是一個(gè)非線性器件。

    2.負(fù)溫度系數(shù)電阻NTC

    很多LED電源都是在整流器后面帶電解電容的，電解電容在剛接通電源時(shí)的充電電流通常都是非常大，往往以幾安培計(jì)，假如一個(gè)房間有很多個(gè)這樣的電源同時(shí)接通，那么加在一起的充電電流會使得這個(gè)房間的電網(wǎng)產(chǎn)生一個(gè)極大的瞬間電流足以使得保險(xiǎn)電閘跳掉。所以為了避免發(fā)生這樣的情景，在LED電源里就需要在電解電容前面安裝一個(gè)負(fù)溫度系數(shù)電阻(NTC)，它的特點(diǎn)就是平時(shí)的電阻很小，當(dāng)遇到瞬間大電流時(shí)，它的阻值因?yàn)榘l(fā)熱而瞬間變得極大，也就限制了這個(gè)瞬間大電流，當(dāng)大電流過去以后，它就很快恢復(fù)成平時(shí)的小電阻，這樣就避免外部受到LED電源的沖擊。

    3.保險(xiǎn)絲

    它的作用和普通的保險(xiǎn)絲類似，主要在LED負(fù)載因?yàn)楦鞣N原因而發(fā)生短路時(shí)，它本身所帶的保險(xiǎn)絲就會馬上把這個(gè)短路的負(fù)載斷開，以免影響到外電路跳閘。

    以上三種保護(hù)器件在LED電源的電路中的位置如下圖所示：

    其中的變阻器實(shí)際上就是防浪涌的壓敏電阻。而這三種保護(hù)器件是最基本的，是一種標(biāo)準(zhǔn)的防護(hù)電路，也是所有LED燈具電源都應(yīng)該采用的！遺憾的是，市面上大多數(shù)的LED電源都沒有加裝這種防護(hù)電路。只有少數(shù)高檔的LED燈具的電源才采用了這種防護(hù)電路。例如，很多無電解電容光引擎，或者號稱是無需電源的交流LED光引擎都沒有采用這種防護(hù)電路。因?yàn)橐郧暗膲好綦娮璧母叨群艽蠛芨撸�其高度�?-5mm左右，所以肉眼就馬上可以看出是否安裝了防浪涌的壓敏電阻。