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从哪些方面着手改进和注意可以提高LED在应用中的可靠性,降低失效率?


要提高LED在应用于中的可靠性降低失效率,首先要从前面提到的失效率模型上着手加以防范与改进:
首先要预防电应力失效。就是LED在使用过程中防止过电压和过电流情况出现,那怕是瞬间也不允许发生,这里举个经常见到的所谓电容降压恒流驱动LED的电路,来说明它的问题所在。图101-1示出它的电原理图。这是一个用电容器的容抗作一个大电阻,来限制流过LED的正向电流,从而直接可用市电供电,构成LED灯具的低成本,不同变压器的驱动电路。在这个电路中电容量可从下式算出:
式中:IF是LED的正向电流,例如:IF=20mA.

VF是LED的正向电压。

F是市电的频率,这里f=50Hz

图101-1

显然,在IF=20mA.时,C=0.02A/2×3.14×50×(220-3) ≈0.289μF

通常取0.3μF/400V即可。

在市电供电稳定的情况,电容C的容抗相当于一个106KΩ电阻,流过LED的电流约22mA,且C上不消耗实功,不存在功率的损耗。

但对图101-1进行瞬态分析就可知道,当电源接通瞬间,C相当于短路,形成市电电源几乎直接加到LED上,形成一种浪涌电流,尽管时间极短,但如果多次开、关电源,LED就会逐步退化直至失败。另外图101-1的电路的功率因数很低仅0.16~0.18,严格讲对电网影响很大,是不能大量使用的。

因此设计一个良好的LED驱动电路可以保证LED不会受到过电压、过电流的电应力冲击,防止造成失败。

其次要防止热应力失效,即LED使用的环境温度,LED使用时的热路设计十分重要。要防止LED上的温度不会过高,其他电子元件的热量不影响LED的温升,电路部件或系统中的热源要远离LED等,对于功率LED的应用,必须要有散热考虑,必要时用铝基印制版散热,而不能用常规PCB印版。

第三要防止组装失效,在焊接LED时,温度和时间要严格控制,对于GaN基LED还要考虑焊接组装时防静电,以及组装结构的防潮、防水等处理。防止因装配焊接等过程造成对LED的损害。只有对引起失效的因素都加以考虑并采取改进对策,就可以提高LED系统的可靠度,降低失效率。

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