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。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。我們知道四個二極管的成本是遠低于一個集成整流橋的，因為能夠生產(chǎn)二極管的公司有很多，因為二極管的生產(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，而那個能夠生產(chǎn)集成整流橋的公司就不多了，因為必須要有高質(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)，而且其價錢也肯定要比四個二極管貴很多。而實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，也有很多時候是電解電容因為沒有保護而被擊穿的情況。另外在選用元器件的耐壓，功耗等指標的時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，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，這樣保險系數(shù)可以大一些。

　　2.沒有采用任何保護元器件

　　從照片上可以看出，這個電源是沒有安裝任何保護器件的。可是作為一個連接到市電的電源是一定要加上保護元器件的，那是因為市電網(wǎng)上經(jīng)常有各種浪涌電壓出現(xiàn)，它可能是遠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也是很容易擊穿電解電容的。

　　LED燈具電源的保護器件

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

　　最主要的保護器件有以下幾種：

　　1.壓敏電阻

　　壓敏電阻是用來保護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。它是用來保護市電網(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?，這種浪涌發(fā)生的可能性很大，因為全世界每時每刻發(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幾千伏。主要因為它的幅度高，所以對電子設(shè)備的損壞的影響最大。如果不加保護，各種電子設(shè)備都很容易因此而損壞。幸而，浪涌的防護很簡單，只要加一個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，它又能接著起保護作用。

　　它的主要指標為：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時的啟動電壓。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；，實際上因為浪涌通常只是一個寬度很?。◣孜⒚耄┑恼}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，因為它實際上是一個非線性器件。

　　2.負溫度系數(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的充電電流通常都是非常大，往往以幾安培計，假如一個房間有很多個這樣的電源同時接通，那么加在一起的充電電流會使得這個房間的電網(wǎng)產(chǎn)生一個極大的瞬間電流足以使得保險電閘跳掉。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負溫度系數(shù)電阻（NTC），它的特點就是平時的電阻很小，當(dāng)遇到瞬間大電流時，它的阻值因為發(fā)熱而瞬間變得極大，也就限制了這個瞬間大電流，當(dāng)大電流過去以后，它就很快恢復(fù)成平時的小電阻，這樣就避免外部受到LED電源的沖擊。

　　3.保險絲

　　它的作用和普通的保險絲類似，主要在LED負載因為各種原因而發(fā)生短路時，它本身所帶的保險絲就會馬上把這個短路的負載斷開，以免影響到外電路跳閘。

　　以上三種保護器件在LED電源的電路中的位置如下圖所示：

　　其中的變阻器實際上就是防浪涌的壓敏電阻。而這三種保護器件是最基本的，是一種標準的防護電路，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電路。只有少數(shù)高檔的LED燈具的電源才采用了這種防護電路。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電路。因為以前的壓敏電阻的高度很大很高，其高度在4-5mm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。

　　一些所謂“無需電源”“交流LED”光引擎產(chǎn)品打開內(nèi)部構(gòu)造可以很清楚看出沒有加裝任何防護元件，只有高檔的無閃爍有電解電容的光引擎才加上了所有的防護電路，例如埃菲萊的光引擎：

　　埃菲萊公司的高效率（99%）無閃爍光引擎，最中間的是保險絲，下面體積最大的是壓敏電阻，它的左面是負溫度系數(shù)電阻NTC，（電解電容在板子的后面）。

　　4.LED路燈的防雷

　　路燈有兩種，一種是太陽能路燈，還有一種是交流電路燈。太陽能路燈因為不需要連接電網(wǎng)，所以不存在浪涌問題，但是因為經(jīng)常會樹立在空曠地方，所以直接遭受雷擊的可能性也很大，所以大多數(shù)太陽能路燈需要安裝避雷針，把雷擊直接引入地下。

　　電網(wǎng)路燈則除了有時也需要安裝避雷針外，防浪涌是最重要的問題，而且因為供電電路可能很長架設(shè)在野外，所以直接遭受雷擊的可能性也加大，這時候的浪涌就變成具有很大破壞性的寬脈沖，需要采用更有效的防浪涌措施。

　　在這種情況下，小型的壓敏電阻就不夠用了，而必須改成氣體防雷管，這是由金屬電極與瓷管密封構(gòu)成具有氣體放電間隙空間的氣體放電管，采用陶瓷絕緣體與電極焊接的外殼確保放電間隙的氣密性。

　　當(dāng)高壓脈沖作用在其上時，氣體被擊穿，削去了脈沖高壓，保護了后面的電路。

　　結(jié)束語

　　綜上所述，其實要做一個高可靠的LED驅(qū)動電源并不難，只要遵循以下幾點：

　　1.采用高質(zhì)量元器件。其實有點常識的人都知道，為什么有的元器件便宜，有的就貴，其差別就在于可靠性，所以千萬不要為了追求廉價而犧牲可靠性，最后是毀了自己公司的名聲。

　　2.選用器件參數(shù)時要留有余地，比如耐壓，你不能夠假定市電電壓就是220V，一般我們都要求至少應(yīng)當(dāng)考慮電壓有可能高達265V，甚至更高。所以任何工程設(shè)計都必須留有余地。

　　3.電路設(shè)計必須采用保護器件，沒有保護器件的電路就等于你家里的門沒有鎖一樣，沒有鎖的家你敢住嗎？

　　4.好一點的電路板還應(yīng)該涂上三防漆，所謂三防漆就是防潮、防鹽霧、防霉，再加上防塵、防漏電，更好的還能防水（IP67）。這樣電路板的長壽命就更能確保了。

　　5.一些出口的電路板還要求有CE，UL認證，有的還要ROHS認證（也就是無鉛認證），以免在回收這些電路板時會產(chǎn)生鉛中毒事件。

　　做到以上幾點，電源的壽命也可以高達幾萬小時，以前很多家里的家電，像電視機，用了十幾年也沒有壞，就是說明高可靠性是可以實現(xiàn)的。

　　遺憾的是目前市場上幾乎80%以上的LED電源都是為了降低成本而沒有采用任何保護器件。這種采用損人來利己的方法實在是應(yīng)該遭到大眾的同聲譴責(zé)！

　　另一方面，采用這種偷工減料電源的LED燈具，通常也比較便宜。我們也要奉勸消費者，中國人的一句老話：一份價錢一分貨，便宜沒好貨！如果要購買長壽命的LED燈具還是應(yīng)該買貴一點，好一點的高檔產(chǎn)品！