Analysis of the causes of faults in the actual application scenario of led drive
Basically, the main function of the LED driver is to convert the input AC voltage source into a current source whose DC voltage can vary with the forward voltage drop of the LED. As a key component in LED lighting, the quality of the LED driver directly affects the reliability and stability of the luminaire.
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1、未考虑LED灯珠导通电压的变化范围，导致灯具效率低，甚至工作不稳定
LED灯具负载端，一般由若干数量的LED串并联组成，其工作电压 Vo=Vf*Ns，其中 Ns 表示 LED 串联数量。LED 的 Vf 随温度变动而变动，一般情况下，在恒定电流时，高温时 Vf 变低，低温时 Vf 变高。因此，高温时 LED 灯具负载工作电压对应为 VoL，低温时 LED 灯具负载工作电压对应为 VoH。在选用 LED 驱动器时需考虑驱动器输出电压范围大于 VoL~VoH。
如果选用的LED驱动器最大输出电压低于 VoH，可能导致低温时灯具的最大功率达不到实际所需功率，如果选用的 LED 驱动器最低电压高于VoL，则高温时可能驱动器输出超出工作范围，工作不稳定，灯具会有闪烁等情况。
但综合成本及效率考虑，不能一味追求 LED 驱动器超宽输出电压范围：因为驱动器电压只在某一个区间时，驱动器效率才是最高的。超过范围后效率、功率因数(PF)都会变差，同时驱动器输出电压范围设计太宽，则导致成本升高，效率无法优化。
2、未考虑功率余量及降额要求
一般情况下，LED 驱动器的标称功率是指额定环境、额定电压情况下测得的数据。考虑到不同客户会有不同的应用，多数 LED 驱动器供应商会在自家的产品规格书上提供功率降额曲线(常见的有负载 vs 环境温度降额曲线及负载 vs 输入电压降额曲线)。
如图 1 所示，红色曲线表示 LED 驱动器在输入 120Vac 情况下，其负载随环境温度变化的功率降额曲线。当环境温度低于 50℃ 时，驱动器允许 100% 满载，当环境温度高达 70℃ 时，驱动器只能降额到 60% 的负载，当环境温度在 50-70℃ 之间变化时，驱动器负载随温度上升而线性下降。
蓝色曲线则表示 LED 驱动器在输入 230Vac 或 277Vac 情况下，其负载随环境温度变化的功率降额曲线，其原理类同。
如图 2 所示，蓝色曲线表示 LED 驱动器在环境温度 55℃ 时，其输出功率随输入电压变化的降额曲线。当输入电压为 140Vac 时，驱动器的负载允许 100% 满载，随着输入电压下调；
若输出功率不变，输入电流将上升，导致输入端损耗加大，效率降低，器件温度上升，个别温度点将可能超标，甚至可能导致器件失效。
因此，如图 2 当输入电压小于 140Vac 时，要求驱动器的输出负载随输入电压减小而线性减小。看懂如上降额曲线及相应要求后，选用 LED 驱动器时就应该根据实际使用时的环境温度情况及输入电压情况，综合考虑及选择，并适当留出降额余量。
3、不了解LED的工作特性
曾有客户要求灯具输入功率为固定值，固定 5% 误差，只能针对每盏灯去调节输出电流达到指定功率。由于不同工作环境温度，及点灯时间不同，每一盏灯的功率还是会有较大差异。
客户提出这样的要求，虽然有其市场推广及商务因数的考虑。但是，LED 的伏安特性决定 LED 驱动器为恒定电流源，其输出电压随 LED 负载串联电压 Vo 变化而变化，在驱动器整机效率基本不变的情况下，其输入功率随 Vo 变化。
同时，LED 驱动器在热平衡后整体效率会有所上升，在相同输出功率的条件下，相比于开机时刻，输入功率会下降。
所以，LED 驱动器的应用者在拟定需求时，应先了解 LED 的工作特性，避免提出一些不符合工作特性原理的指标，同时避免出现远超实际需求的指标，避免质量过剩和成本浪费。
4、测试中失效
曾经有客户采购过很多品牌的 LED 驱动器，但是所有样品都在测试过程中失效。后来到现场分析后发现，客户采用自偶调压器直接给 LED 驱动器供电进行测试，上电后将调压器从 0Vac 逐渐上调到 LED 驱动器额定工作电压。
这样的测试操作，很容易使得 LED 驱动器在很小的输入电压时就启动并带载工作，而此种情况会导致输入电流远远大于额定值，内部输入端相关器件，如保险丝、整流桥、热敏电阻等因电流超标或过热而失效，导致驱动器失效。
因此正确的测试方法是将调压器调到 LED 驱动器额定工作电压区间，再接上驱动器上电测试。
当然，从技术上改善设计也可以规避此种测试误操作导致的失效问题：在驱动器输入端设置启动电压限制电路及输入欠压保护电路。当输入未达到驱动器设定的启动电压时，驱动器不工作；当输入电压降低到输入欠压保护点时，驱动器进入保护状态。
因此，即使客户测试过程中依然采用自偶调压器的操作步骤，驱动器具备自我保护功能而不至于失效。但是客户在测试之前一定要仔细了解所购的 LED 驱动器产品是否具备这项保护功能(考虑到 LED 驱动器的实际应用环境，目前多数 LED 驱动器不具有此项保护功能)。
5、不同负载，测试结果不同
LED 驱动器带 LED 灯测试时，结果正常，带电子负载测试时，结果就可能异常。通常这种现象有以下原因：
(1) 驱动器的输出瞬间电压或功率超出电子负载仪的工作范围。(尤其在 CV 模式下，最大测试功率不应超过负载最大功率的 70%，否则加载时负载可能会瞬间过功率保护，导致驱动器无法正常工作或加载。)
(2) 所用电子负载仪的特性不适用于测恒流源，出现负载电压档位跳变，导致驱动器无法正常工作或加载。
(3) 因为电子负载仪的输入内部都会有一个大的电容，测试就相当于在驱动器输出并联了一个大电容，可能导致驱动器的电流采样工作出现不稳定。
因为 LED 驱动器设计就是为了符合 LED 灯具工作特性的，最接近实际与真实应用的测试方式应该是用 LED 灯珠作为负载，串上电流表及电压表来测试。
6、常发生的以下状况会导致LED驱动器损坏：
（1）将 AC 接到了驱动器的 DC 输出端，导致驱动器失效；
（2）将 AC 接到了 DC/DC 驱动器的输入或输出，导致驱动器失效；
（3）将恒流输出端与调光线接到了一起，导致驱动器失效；
（4）将相线接到了地线上，导致驱动器无输出及外壳带电；
7、相线接错
通常户外工程应用都是 3 相四线制，以国标为例，每个相线与零线间的额定工作电压是 220Vac，相线与相线间的电压是 380Vac。如果施工工人将驱动器输入端接到两根相线上，则通电后，LED 驱动器输入电压超标导致产品失效。
如上图所示，V1 表示第一相电压，V2表示第二相电压，R1 及 R2 分别表示正常安装到线路中的 LED 驱动器。当线路上零线(N)如图断开时，两个支路上的驱动器 R1，R2 相当于串联后接到 380Vac 电压上。因为输入内阻差异，当其中一个驱动器充电到启动时，内阻变小，电压可能大部分加到另外一个驱动器上，导致其过压损坏失效。
因此建议同一配电支路上，开关或断路器要一起断，不能只断开零线。配电保险丝不要放在零线上，线路上要避免零线接触不良。
8、电网波动范围超出合理范围
当同一个变压器电网支路配线太长，支路中有大型动力设备时，在大型设备启停时，电网电压会剧烈波动，甚至导致电网不稳。当电网瞬时电压超过 310Vac 时有可能损坏驱动器(即使有防雷装置也无效，因为防雷装置是应对几十 uS 级别的脉冲尖峰，而电网波动可能达到几十 mS，甚至几百 mS )。
因此，路灯照明支路电网上有大型电力机械时要特别注意，最好监测下电网波动幅度，或单独电网变压器供电。
9、线路频繁跳闸
同一支路上的灯接得太多，导致某一相电上的负载过载，及各相之间功率分布不均，从而致使线路频繁跳闸。
10、驱动器散热
当驱动器安装在非通风环境下，应该尽量将驱动器外壳与灯具外壳接触，条件允许的话，在外壳与灯壳的接触面上涂导热胶或贴导热垫，提高驱动器的散热性能，从而保证驱动器的寿命及可靠性。
综上所述 LED 驱动器在实际应用中有很多细节需要注意，很多问题都需要提前分析、调整，避免不必要的失效与损失！
转自《中国LED网》。
2018-12-20
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