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Gründe für LED-Ausfall

2023/02/20

Als neue grüne Beleuchtungstechnologie haben weiße Hochleistungs-LEDs die Vorteile einer hohen Lichtumwandlungseffizienz, eines geringen Energieverbrauchs, einer langen Lebensdauer und Wartungsfreiheit und werden nach und nach in verschiedenen Beleuchtungsbereichen eingesetzt. Die lange Lebensdauer von LED basiert auf ihrer sicheren Arbeitsumgebung. Für die LED-Beleuchtung gibt es zwei Hauptbedrohungen, die ihre Lebensdauer beeinträchtigen: Eine ist ein Überstromschlag, d. h. der an die LED angelegte Strom überschreitet den maximalen Nennstrom im technischen Datenblatt der LED, einschließlich eines durch Überspannung verursachten Überspannungsschocks; der andere ist ein Überhitzungsschaden. Diese Schäden können sich als sofortiger Ausfall des Geräts äußern oder lange nach dem Überstromstoßereignis auftreten und die Lebensdauer der LED verkürzen.


Schadensursachen an LED-Lampen


Der Ausfall von LED-Lampen ist auf den Ausfall der Stromversorgung und des Antriebs sowie auf den Ausfall des LED-Geräts selbst zurückzuführen. Normalerweise kommt der Schaden an der Stromversorgung des LED-Treibers und dem Treiber durch den Überspannungsschock (EOS) der Eingangsstromversorgung und den Leerlauffehler am Lastende. Der Überspannungseinfluss der Eingangsleistung verursacht häufig Schäden am Treiberchip in der Treiberschaltung und Durchbruchschäden an passiven Komponenten wie Kondensatoren. Ein Kurzschlussfehler am Lastende kann eine Überstromansteuerung der Ansteuerschaltung verursachen, und die Ansteuerschaltung kann durch einen Kurzschluss beschädigt oder aufgrund eines Kurzschlussfehlers überhitzt werden. Der Ausfall des LED-Geräts selbst hat hauptsächlich die folgenden Situationen.


1. Elektrostatisches Entladungsereignis


Schäden durch elektrostatische Entladungen (ESD) sind die häufigste Gefahr durch transiente Überspannungen bei der Herstellung, dem Transport und der Anwendung von hochintegrierten Halbleiterbauelementen, während LED-Beleuchtungssysteme das „menschliche elektrostatische Entladungsmodell“ des IEC61000-4-2-Standards für 8-kV-Kontakt erfüllen müssen Entladung, um zu verhindern, dass das System aufgrund von übermäßigen elektrischen Schlägen, die durch elektrostatische Entladung verursacht werden können, ausfällt.


Die Leistung des LED-PN-Übergangsarrays wird reduziert oder beschädigt, wie in Abbildung 2 gezeigt. Der interne Fehler des LED-Chips, der durch den Entladungspfad des ESD-Ereignisses verursacht wird, kann nur einen teilweisen Funktionsschaden verursachen, und wenn er schwerwiegend ist, ist er es wird auch die LED dauerhaft beschädigen.


2. Vorübergehendes Überstromereignis


Ein transientes Überstromereignis bedeutet, dass der durch die LED fließende Strom den maximalen Nennstrom im technischen Datenblatt der LED überschreitet, der direkt durch einen großen Strom oder indirekt durch eine Hochspannung erzeugt werden kann, wie z. B. vorübergehende Blitzeinschläge, Schaltnetzteile Transienten usw. Überstrom, der durch Überspannungsereignisse wie Zustandsumschaltrauschen und Netzschwankungen verursacht wird. Diese Ereignisse sind vorübergehend und haben eine sehr kurze Dauer. Wir nennen sie normalerweise Spitzen, wie „Stromspitzen“ und „Spannungsspitzen“. Zu den Bedingungen, die transiente Überstromereignisse verursachen, gehören auch das Einschalten der LED oder transienter Überstrom während des Ein- und Aussteckens unter Spannung.


Der Ausfallmodus der LED nach einem Stromschlag ist nicht festgelegt, führt jedoch normalerweise zu einer Beschädigung des Schweißdrahts, wie in Abbildung 1 dargestellt. Diese Beschädigung wird normalerweise durch extrem große transiente Überströme verursacht. Zusätzlich zum Durchbrennen des Schweißdrahtes können auch andere Teile in der Nähe der Schweißlinie, wie z. B. Dichtungsmaterialien, beschädigt werden.


Häufige Ursachen für Schäden an LED-Lampen und Schutzlösungen


Bei LED-Beleuchtungsdesigns, bei denen fast 80 % der Energie in Wärme umgewandelt werden, sind Wärmemanagement und Überhitzungsschutz eine Herausforderung. Sowohl Theorie als auch Praxis haben bewiesen, dass die Leistung und Lebensdauer von LEDs eng mit der Betriebstemperatur des PN-Übergangs der LED zusammenhängt. Wenn die Sperrschichttemperatur im LED-Chip um 10 °C ansteigt, wird der Lichtstrom um 1 % gedämpft und die Lebensdauer der LED um 50 % reduziert.


Schutz der Stromversorgung und des Treiberschaltkreises


Da die LED-Leistungstreiberschaltung leicht durch Überstromschlag und Kurzschlussfehler beschädigt werden kann, sollten die Schutzmaßnahmen für verschiedene Fehlerzustände beim Entwurf der Treiberschaltung vollständig berücksichtigt werden, um die Zuverlässigkeit der Schaltung zu verbessern und die Reparaturrate zu reduzieren . Die LVR-Serie PTC von Tyco Electronics kann einen Überstrom- und Kurzschlussschutz der Wechselstromversorgung realisieren, und ROV wird zum Schutz vor Überspannung und Überspannung verwendet. Die POLYZEN-Serie umfasst umfassende Überspannungs- und Überstromschutzkomponenten für DC-Stromeingangsports, und die oberflächenmontierten Serien in LED-Lichterketten werden für Lastüberstrom- oder Leerlauffehlerschutz verwendet.


Häufige Ursachen für Schäden an LED-Lampen und Schutzlösungen


PPTC-Überstrom- und Überhitzungsschutz in LED-Beleuchtung; Obwohl viele High-End-LED-Antriebsgeräte nach und nach Überstrom-, Überhitzungs- und andere Schutzfunktionen integriert haben, sind in vielen Fällen, insbesondere im Hinblick auf den Überhitzungsschutz, immer noch diskrete Komponentenlösungen als kollaborative Schutzlösung erforderlich, damit die Lampen eine höhere Zuverlässigkeit und Zuverlässigkeit aufweisen längeres Leben.

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