LED被静电击穿的原理和过程 - 工程师十年总结：LED设计经典问题解答

　　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属于半导体类元件，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、防潮，外壳要耐晒。8．驱动电源的寿命要与LED的寿命相适配。9．要符合安规和电磁兼容的要求。