深入分析LED电源损坏原因

    经常听到业内有人抱怨说每次LED灯具坏了一看又是电源坏了，所以LED灯具里最不可靠的是电源，可能他说的是事实。可是也还需要深入分析一下，LED电源损坏的原因。

    最近我家里的LED灯具也坏了，拆下来一看，果然也是电源坏了，可是虽然现象是这样，也还应该再仔细分析一下。

    首先来看一下它的外形照片：

    虽然只是一张很简单的外形图可是已经可以看出很多问题，而且这些问题都是所有低可靠性电源的通病。

    1.选用了廉价的低质量元器件

    我们可以看出，它的整流桥(图中左边)是由4个整流二极管构成，而不是采用集成的整流桥。我们知道四个二极管的成本是远低于一个集成整流桥的，因为能够生产二极管的公司有很多，因为二极管的生产只要用过去淘汰下来的一些最简单的半导体生产设备就可以，而那个能够生产集成整流桥的公司就不多了，因为必须要有高质量的集成电路生产设备和原材料，都是一些大厂才能够生产，而且其价钱也肯定要比四个二极管贵很多。而实际上高反压的二极管也是不容易做的，一般的厂家不见得能够生产很可靠的高反压二极管。后来我用万用表测量，果然发现有一个整流二极管打穿了，而电解电容还是好的。

    那么是不是采用了集成整流桥就没有问题了呢？也不是这样，也有很多时候是电解电容因为没有保护而被击穿的情况。另外在选用元器件的耐压，功耗等指标的时候也要尽量留有余地，例如电解电容的耐压，虽然在额定的220V时，峰值电压也只有220Vx1.4=308V，我的这块电源板上的电解电容耐压是400V，也应该够了，但是我们通常都选用450V耐压的电解电容，这样保险系数可以大一些。

    2.没有采用任何保护元器件

    从照片上可以看出，这个电源是没有安装任何保护器件的。可是作为一个连接到市电的电源是一定要加上保护元器件的，那是因为市电网上经常有各种浪涌电压出现，它可能是远距离处的雷击或是电网上大功率设备的开关而引起的高电压脉冲。如果不对这种高压脉冲加以防护也是很容易击穿电解电容的。

    LED灯具电源的保护器件

    LED电源保护器件的功能主要有两方面，一方面是保护电源自己，防止受到外部的影响而损坏。另一方面，保护外部的电路环境，防止由于LED灯具的工作或损坏而影响外部电路。

    最主要的保护器件有以下几种：

    1.压敏电阻

    压敏电阻是用来保护LED灯具本身的，可以说不管LED灯具采用何种电源，开关电源，线性电源，都需要这种保护。它是用来保护市电网络上经常发生的浪涌电压的。所谓的浪涌电压，主要是由于雷击或大功率电气设备启停，而引起的短时间高压脉冲。其中雷击是最主要的原因。雷击又可以分为直接雷击和间接雷击两种，直接雷击是指雷电直接击中供电网络，这种可能性很少，而且大部分大型供电电网系统本身都有防雷措施。而间接雷击则是指由雷电感应而在电网上传输的浪涌，这种浪涌发生的可能性很大，因为全世界每时每刻发生1800次雷雨，每秒有600次闪电。每次雷击都会在附近的电网上感应出浪涌电压。浪涌脉冲的宽度通常只有几微妙甚至更短，而脉冲的幅度可能高达几千伏。主要因为它的幅度高，所以对电子设备的损坏的影响最大。如果不加保护，各种电子设备都很容易因此而损坏。幸而，浪涌的防护很简单，只要加一个防浪涌压敏电阻就可以了，通常它是并联在整流器之前。

    这种压敏电阻的原理是这样的，有一种非线性电阻，它的阻值在规定的阈值范围内接近开路，而一旦所加的电压超过阈值，它的阻值就立刻接近为零。这样就很容易把这个浪涌吸收掉。而且压敏电阻是一种可恢复型器件，浪涌吸收以后，它又能接着起保护作用。

    它的主要指标为：1)最大连续工作电压(分为交流和直流两种，例如直流415V)，2)压敏电压(阈值，例如510V)，是指电流大于0.1mA时的启动电压。3)最大限制电压是指在压敏电阻能够承受的峰值电流Ip(例如200A)下，它上面的最大峰值电压Vp，例如845V；，实际上因为浪涌通常只是一个宽度很小(几微秒)的窄脉冲，它的电压和电流的关系已经不是可以用电阻来描述，因为它实际上是一个非线性器件。

    2.负温度系数电阻NTC

    很多LED电源都是在整流器后面带电解电容的，电解电容在刚接通电源时的充电电流通常都是非常大，往往以几安培计，假如一个房间有很多个这样的电源同时接通，那么加在一起的充电电流会使得这个房间的电网产生一个极大的瞬间电流足以使得保险电闸跳掉。所以为了避免发生这样的情景，在LED电源里就需要在电解电容前面安装一个负温度系数电阻(NTC)，它的特点就是平时的电阻很小，当遇到瞬间大电流时，它的阻值因为发热而瞬间变得极大，也就限制了这个瞬间大电流，当大电流过去以后，它就很快恢复成平时的小电阻，这样就避免外部受到LED电源的冲击。

    3.保险丝

    它的作用和普通的保险丝类似，主要在LED负载因为各种原因而发生短路时，它本身所带的保险丝就会马上把这个短路的负载断开，以免影响到外电路跳闸。

    以上三种保护器件在LED电源的电路中的位置如下图所示：

    其中的变阻器实际上就是防浪涌的压敏电阻。而这三种保护器件是最基本的，是一种标准的防护电路，也是所有LED灯具电源都应该采用的！遗憾的是，市面上大多数的LED电源都没有加装这种防护电路。只有少数高档的LED灯具的电源才采用了这种防护电路。例如，很多无电解电容光引擎，或者号称是无需电源的交流LED光引擎都没有采用这种防护电路。因为以前的压敏电阻的高度很大很高，其高度在4-5mm左右，所以肉眼就马上可以看出是否安装了防浪涌的压敏电阻。

    一些所谓“无需电源”“交流LED”光引擎产品打开内部构造可以很清楚看出没有加装任何防护元件，只有高档的无闪烁有电解电容的光引擎才加上了所有的防护电路，例如埃菲莱的光引擎：

    埃菲莱公司的高效率(99%)无闪烁光引擎，最中间的是保险丝，下面体积最大的是压敏电阻，它的左面是负温度系数电阻NTC，(电解电容在板子的后面)。

    4.LED路灯的防雷

    路灯有两种，一种是太阳能路灯，还有一种是交流电路灯。太阳能路灯因为不需要连接电网，所以不存在浪涌问题，但是因为经常会树立在空旷地方，所以直接遭受雷击的可能性也很大，所以大多数太阳能路灯需要安装避雷针，把雷击直接引入地下。

    电网路灯则除了有时也需要安装避雷针外，防浪涌是最重要的问题，而且因为供电电路可能很长架设在野外，所以直接遭受雷击的可能性也加大，这时候的浪涌就变成具有很大破坏性的宽脉冲，需要采用更有效的防浪涌措施。

    在这种情况下，小型的压敏电阻就不够用了，而必须改成气体防雷管，这是由金属电极与瓷管密封构成具有气体放电间隙空间的气体放电管，采用陶瓷绝缘体与电极焊接的外壳确保放电间隙的气密性。

    当高压脉冲作用在其上时，气体被击穿，削去了脉冲高压，保护了后面的电路。

    结束语

    综上所述，其实要做一个高可靠的LED驱动电源并不难，只要遵循以下几点：

    1.采用高质量元器件。其实有点常识的人都知道，为什么有的元器件便宜，有的就贵，其差别就在于可靠性，所以千万不要为了追求廉价而牺牲可靠性，最后是毁了自己公司的名声。

    2.选用器件参数时要留有余地，比如耐压，你不能够假定市电电压就是220V，一般我们都要求至少应当考虑电压有可能高达265V，甚至更高。所以任何工程设计都必须留有余地。

    3.电路设计必须采用保护器件，没有保护器件的电路就等于你家里的门没有锁一样，没有锁的家你敢住吗？

    4.好一点的电路板还应该涂上三防漆，所谓三防漆就是防潮、防盐雾、防霉，再加上防尘、防漏电，更好的还能防水(IP67)。这样电路板的长寿命就更能确保了。

    5.一些出口的电路板还要求有CE，UL认证，有的还要ROHS认证(也就是无铅认证)，以免在回收这些电路板时会产生铅中毒事件。

    做到以上几点，电源的寿命也可以高达几万小时，以前很多家里的家电，像电视机，用了十几年也没有坏，就是说明高可靠性是可以实现的。

    遗憾的是目前市场上几乎80%以上的LED电源都是为了降低成本而没有采用任何保护器件。这种采用损人来利己的方法实在是应该遭到大众的同声谴责！

    另一方面，采用这种偷工减料电源的LED灯具，通常也比较便宜。我们也要奉劝消费者，中国人的一句老话：一份价钱一分货，便宜没好货！如果要购买长寿命的LED灯具还是应该买贵一点，好一点的高档产品！<