通过十多年对@@LED设计@@的@@潜心研究和学习@@。本人收集了@@LED应用设计@@中一些经典性的@@基础问@@题分享给大家@@。其@@中涉及到内容有单个@@@@LED的@@流明效@@率@@与用@@LED作光源@@构成的@@灯具的@@流明效@@率@@异同分析@@，LED的@@结@@温@@原理及结@@温升@@高会对@@@@LED产生的@@影响问@@题@@，静电破坏的@@原理以及列举一些类型的@@@@LED容易受静电破坏导致@@失@@ 效@@，探讨@@LED路灯@@防雷能用一个压敏电阻的@@问@@题@@，解读设计@@高品质@@LED驱动@@电@@路@@的@@方法和选择和设计@@@@@@LED驱动@@电@@源@@@@时要考虑哪些因素@@等@@问@@题@@。
问@@：单个@@LED的@@流明效@@率@@与用@@LED作光源@@构成的@@灯具的@@流明效@@率@@有什么异同@@?
答@@：针对某一个特定的@@@@LED，加上规定的@@正向偏置@@，如@@加上@@IF=20mA正向电流后@@(对应的@@@@VF≈3.4V)，测得的@@辐射光通量@@Φ=1.2lm，则@@这个@@ LED的@@流明效@@率@@为@@η=1.2lm×1000/3.4V×20mA=1200/68≈17.6lm/W。显然@@，对单个@@@@LED，如@@施加的@@电功率@@ Pe=VF×IF，那么@@在@@这个功率下@@测得的@@辐射光通量@@折算为每瓦@@的@@@@流明值即为单个@@@@LED的@@流明效@@率@@。
但是@@，作为@@一个灯具@@，不论@@LED PN结@@上实际加上的@@功率@@VF×IF是多少@@，灯具的@@电功率总是灯具输入端口送入的@@电功率@@，它包括电源@@部分@@(如@@稳压器@@、稳流源@@@@、交流整流成直流@@电源@@部分等@@@@)所消耗的@@功率@@。灯具中@@，驱动@@电@@路@@的@@存在@@使它的@@@@流明效@@率@@比测试@@单个@@@@LED的@@流明效@@率@@要下@@降@@。电路@@损耗越大@@，流明效@@率越低@@，因此@@，寻找一种高效@@率@@的@@@@LED驱动@@电@@ 路就显得极为重要@@。
问@@：什么是@@LED的@@结@@温@@?结@@温升@@高会对@@LED造成什么影响@@?
答@@：LED基本结@@构是一个半导体@@的@@@@PN结@@。当@@电流流过@@LED器件时@@，PN结@@的@@温度@@将上升@@，严格意义上说@@，就把@@PN结@@区的@@温度定义为@@LED的@@结@@温@@。通常由于器件芯片均具有很小的@@尺寸@@，因此@@我们也可把@@LED芯片的@@温度视之为结@@温@@。
当@@PN结@@的@@温度@@(例如@@环境温度@@)升高时@@，PN结@@内部的@@杂质电离加快@@，本征激发加速@@。当@@本征激发产生的@@复合载流子的@@浓度远远超过杂质浓度时@@，本征载流子的@@数量增大的@@影响较之迁@@移率减小的@@半导体@@电阻率变化的@@影响更为严重@@，导致@@内量子效@@率下@@降@@，温度升高又导致@@电阻率下@@降@@，使同样@@IF下@@，VF降低@@。如@@果不用恒流源@@@@@@ 驱动@@LED，则@@VF降将促使@@IF指数式增加@@，这个过程将使@@LED PN结@@上温升更加快@@，最终温升超过最大结@@温@@，导致@@LED PN结@@失效@@@@@@，这是一个正反馈的@@恶性过程@@。
PN结@@上温度升高@@，使半导体@@@@PN结@@中处于激发态的@@电子@@@@/空穴复合时从高能级向低能级跃迁@@时发射出光子的@@过程发生退化@@。这是由于@@PN结@@上温度升高@@时@@，半导体@@ 晶格的@@振幅增大@@，使振动的@@能量也发生增加@@，当@@它超过一定值时@@，电子@@/空穴从激发态跃迁@@到基态时会与晶格原子@@(或@@离子@@)交换能量@@，于是成为无光子辐射的@@跃@@ 迁@@，LED的@@光学性能退化@@。
另外@@，PN结@@上温度升高@@还会引起杂质半导体@@中电离杂质离子所形成的@@晶格场使离子能级裂变@@，能级分裂受@@PN结@@温度的@@影响@@，这就意味着由于温度影响晶格振动@@， 使其@@晶格场的@@对称性发生变化@@，从而@@引起能级分裂@@，导致@@电子@@跃迁@@时产生的@@光谱发生变化@@，这就是@@LED发光波长随@@PN 结@@温升@@而@@变化的@@原因@@。
综上所述@@，LEN PN结@@上的@@温升会引起它的@@@@电学@@、光学和热学性能的@@变化@@，过高的@@温升还会引起@@LED封装材料@@(例如@@环氧@@、荧光粉等@@@@)物理性能的@@变化@@，严重时@@会导致@@@@LED失效@@@@，所以@@降低@@@@PN结@@温升@@，是应用@@LED的@@重要关键所在@@@@。
问@@：什么是@@静电破坏@@?哪些类型的@@@@LED容易受静电破坏导致@@失@@效@@@@?
答@@：静电实际上是由电荷累积构成@@。人们在@@日常生活中@@，特别在@@干燥天气环境中@@，当@@用手去触摸门窗类物品时会感觉@@“触电@@”，这就是@@门窗类物品静电积累到一@@定程@@ 度时对人体的@@@@“放电@@”。对于@@羊毛织品@@、尼龙化纤物品@@，静电积累起来的@@电压可高达一万多伏特@@，电压十分高@@，但静电功率不大@@，不会威胁生命@@，然而@@对于@@某些电子@@器件却可以致命@@，造成器件失效@@@@@@。
LED中用@@GN基构成的@@器件@@，由于是宽禁带半导体@@材料@@，它的@@@@电阻率较高@@，对于@@InGaN/AlGaN/GaN的@@双异质结@@蓝色光@@LED，其@@InGaN的@@有源@@@@ 层的@@厚度一般@@只有几十纳米@@，再由于这种@@LED的@@两个正@@、负电极在@@芯片同一面上@@，之间距离很小@@，若两端静电电荷累积到一@@定值时@@，这一静电电压会将@@PN击穿@@， 使其@@漏电@@增大@@，严重时@@PN结@@击穿@@短路@@，LED失效@@@@。
正因为@@存在@@静电威胁@@，对于@@上述结@@构的@@@@LED芯片和器件在@@加工过程中对加工厂地@@、机器@@、工具@@、仪器@@，包括员工服装均要采取防静电措施@@，确保不损伤@@LED。另外@@，在@@芯片和器件的@@包装上也要采用防静电材料@@。
问@@：LED路灯@@防雷能用一个压敏电阻吗@@
答@@：关于路灯@@的@@防雷设计@@并非是一个简单的@@问@@题@@。首先要了解你的@@路灯@@系统方案全貌架构@@，如@@采用@@AC--》开关电源@@@@--》恒流源@@@@ --》LED光源@@的@@方案@@，那么@@，你应该@@首先考虑开关电源@@@@的@@防雷@@，雷击的@@侵入往往是由@@AC电线导入的@@@@，先被侵害的@@主体应该@@是开关电源@@@@@@，经开关电源@@@@输出@@ 的@@直流@@电压理论上是一干净的@@电源@@@@，至此雷击对恒流源@@@@的@@影响已经很小了@@。LED路灯@@一般@@是买现成的@@开关电源@@@@来配套@@，因此@@你在@@选用时特别选购能防雷击的@@开关电@@ 源@@，即在@@开关电源@@@@的@@输入端已设置防雷击电路@@@@。
问@@：隔离型与非隔离型驱动@@方案各有何优缺点@@?应用中如@@何选择@@?
答@@：所谓隔离@@，是指输入与输出间没有直接的@@电气连接关系@@，从安全的@@要求讲@@，一般@@要求输入@@/输出间耐压在@@@@3KV以上@@。目前的@@隔离型方案多是以变压器作为@@隔离@@188足彩外围@@app 的@@AC/DC的@@反激式@@(Flyback)电路@@方案@@，因此@@相对电路@@较复杂@@、成本较高@@。而@@非隔离型基本是采用功率电感的@@@@DC/DC的@@升压@@(Boost)或@@ 降压@@(Buck)电路@@，相对电路@@较简单@@，因而@@成本也相对较低@@。
由于电路@@上差异较大@@，大多数的@@芯片都不具备@@同时实现两种方案的@@可能@@。从恒流精度上看@@，隔离型可以做到@@±5%以内@@，而@@非隔离型则@@很难做到@@。
目前在@@以市电为输入电源@@的@@@@LED灯具中@@(特别是驱动@@与光源@@一体的@@灯具@@)，本着安全第一的@@原则@@@@，基本已不需再采用非隔离型方案@@。但也有例外@@，LED日光灯管@@ 由于受到结@@构和空间@@的@@制约@@，仍还用非隔离型方案@@。在@@低压@@供电@@的@@@@LED灯具中@@，以效@@率和成本优先的@@原则@@@@，非隔离型方案是最佳的@@选择@@。
问@@：LED被静电击穿@@@@的@@原理和过程是怎么样的@@@@?会有何影响@@?
答@@：LED属于半导体@@类@@188足彩外围@@app ，它的@@@@PN结@@是直接裸露在@@外头的@@@@，很容易接触静电@@。当@@LED两个电极上极性不同的@@电荷积累@@(产生电荷或@@者转移过来的@@电荷@@)到一@@ 定的@@程度@@，又得不到及时释放@@，电荷能量一旦超过@@LED芯片最大承受值时@@，电荷将以极短的@@瞬间@@(纳秒级别@@)在@@LED两个电极层之间进行放电@@@@，产生功率焦耳的@@热量@@，在@@导电层之间局部@@(往往是电阻值最小@@、电极周边的@@@@)会形成@@1400℃以上@@的@@高温@@，高温将会把导电层之间熔融成一些小孔@@，从而@@造成漏电@@@@、暗亮@@、死灯@@、电性飘移等@@现象@@。
这个击穿@@@@LED的@@静电能量它并非就是一个高压@@，学术的@@讲是一个能量@@，它取决于电荷的@@量和的@@时间长短这两个核心系数@@。放电@@刹那的@@时间越短威力越大@@，电荷越多威力也越大@@。静电击穿@@@@LED是个非常复杂的@@过程@@，因此@@，测试@@LED抗静电时的@@模拟设计@@也是一项很复杂@@、很严谨的@@测试@@@@。
被静电击损后的@@@@LED如@@果是比较严重的@@往往是死灯@@@@、漏电@@。轻微的@@静电损伤@@，LED一般@@没有什么异常@@，但此时@@，该@@LED已经有一定的@@隐患@@，当@@它受到二次静电损伤时@@，那就会出现暗亮@@@@、死灯@@、漏电@@增大啦@@。
问@@：如@@何设计@@高品质@@LED驱动@@电@@路@@?
答@@：LED光源@@是一种长寿命光源@@@@，理论寿命可达@@50000($4.1464)小时@@，但应用电路@@设计@@不合理@@、电路@@元器件选用不当@@@@、LED光源@@散热不好@@，都会影响它的@@@@使用寿命@@。 特别是在@@应用电路@@里@@，作为@@AC/DC整流桥的@@输出滤波器的@@电解电容器@@，它的@@@@使用寿命在@@@@5000小时@@以下@@@@，这就成了制造长寿命@@LED灯具技术@@的@@拦路虎@@，设计@@ 生产可在@@应用电路@@里省去电解电容器的@@新一代@@LED驱动@@IC是可行的@@解决方案@@。
此外@@，对新一代@@LED驱动@@IC的@@设计@@必须打破传统的@@@@DC/DC拓扑结@@构设计@@理念@@，如@@采用@@恒功率@@、不采用磁滞控制的@@降压@@型而@@采用定频定电流控制@@、解决使用卤@@ 素灯电子@@变压器所产生的@@灯源@@闪烁和多灯并联不亮问@@题等@@等@@@@;还必须解决@@LED驱动@@IC在@@多种应用电路@@中能过@@EMC、安规@@、CE、UL等@@认证@@;应用电路@@应力求@@ 简洁@@、使用元器件少@@;隔离与非隔离的@@应用历来是商家在@@安全与效@@率之争焦点@@;提高@@PWM控制器的@@占空比等@@等@@@@。
问@@：选择和设计@@@@LED驱动@@电@@源@@@@时要考虑哪些因素@@?
答@@：LED驱动@@电@@源@@@@是把电源@@供应转换为特定的@@电压电流以驱动@@@@LED发光的@@电压转换器@@，通常情况下@@@@：LED驱动@@电@@源@@@@的@@输入包括高压工频交流@@(即市电@@)、低压@@ 直流@@、高压直流@@@@、低压@@高频交流@@(如@@电子@@变压器的@@输出@@)等@@。而@@LED驱动@@电@@源@@@@的@@输出则@@大多数为可随@@LED正向压降值变化而@@改变电压的@@恒定电流源@@@@。根据电网@@的@@用电规则@@和@@LED驱动@@电@@源@@@@的@@特性要求@@，在@@选择和设计@@@@@@LED驱动@@电@@源@@@@时要考虑到以下@@几点@@：
1.高可靠性@@：特别像@@LED路灯@@的@@驱动@@电@@源@@@@@@，装在@@高空@@，维修不方便@@，维修的@@花费也大@@。
2.高效@@率@@：LED是节能产品@@，驱动@@电@@源@@@@的@@效@@率要高@@。对于@@电源@@安装在@@灯具内的@@结@@构尤为重要@@。因为@@LED的@@发光效@@率随着@@LED温度的@@升高而@@下@@降@@，所以@@LED的@@散热非常重要@@。电源@@的@@效@@率高@@，它的@@@@耗损功率小@@，在@@灯具内发热量就小@@，也就降低@@了灯具的@@温升@@。对延缓@@LED的@@光衰有利@@。
3.高功率因素@@：功率因素是电网@@对负载的@@要求@@。一般@@70瓦@@以下@@的@@用电器@@，没有强制性指标@@。虽然功率小的@@单个@@用电器功率因素低一点对电网@@的@@影响不大@@，但晚上大家点灯@@，同类负载太集中@@，会对电网@@产生较严重的@@污染@@。对于@@30瓦@@~40瓦@@的@@@@LED驱动@@电@@源@@@@，据说不久的@@将来@@，也许会对功率因素方面有一定的@@指标要求@@。
4.驱动@@方式@@：现在@@通行的@@有两种@@：一种是一个恒压源@@供多个恒流源@@@@@@，每个恒流源@@@@单独给每路@@LED供电@@。此方式@@，组合很灵活@@，一路@@LED故障@@，不影响其@@他@@ LED的@@工作@@，但成本会略高一点@@。另一种是直接恒流供电@@@@，LED串联或@@并联运行@@。它的@@@@优点是成本低一点@@，但是@@灵活性差@@，还要解决某个@@LED故障@@，不影响其@@他@@LED运行的@@问@@题@@。这两种形式@@，在@@一段时间内并存@@。多路恒流输出供电@@方式@@，在@@成本和性能方面会较好@@。也许是以后的@@主流方向@@。
5.浪涌保护@@@@：LED抗浪涌的@@能力是比较差的@@@@，特别是抗反向电压能力@@。加强这方面的@@保护@@也很重要@@。有些@@LED灯装在@@户外@@，如@@LED路灯@@。由于电网@@负载的@@启@@ 甩和雷击的@@感应@@，从电网@@系统会侵入各种浪涌@@，有些@@浪涌会导致@@@@LED的@@损坏@@。因此@@LED驱动@@电@@源@@@@要有抑制浪涌的@@侵入@@，保护@@LED不被损坏的@@能力@@。
6.保护@@功能@@ 电源@@除了常规的@@保护@@功能@@外@@，最好在@@恒流输出中增加@@LED温度负反馈@@，防止@@LED温度过高@@。
7.防护灯具外安装型@@，电源@@结@@构要防水@@。