احتراق مصباح LED ينبع من الفشل

2018-12-20 22:08:27

 

يأتي تلف مصدر طاقة LED والسائق من تأثير التيار الزائد (EOS) لمصدر طاقة الإدخال وانهيار نهاية الحمل. غالبًا ما يتسبب نبض الجهد الزائد لطاقة الإدخال في تلف شريحة القيادة في دائرة القيادة وتلف المكونات السلبية مثل المكثفات. قد يتسبب خطأ الدائرة القصيرة في نهاية الحمل في دفع التيار الزائد لدائرة القيادة، مما قد يتسبب في تلف الدائرة القصيرة أو تلف الحرارة الزائدة الناجم عن خطأ الدائرة القصيرة.

 

يرجع فشل جهاز LED نفسه بشكل أساسي إلى ما يلي:

 

 

يشير حدث التيار الزائد العابر إلى التيار المتدفق عبر الصمام الثنائي الباعث للضوء والذي يتجاوز الحد الأقصى للتيار المقنن في دليل البيانات الفنية للصمام الثنائي الباعث للضوء. قد يكون هذا بسبب التوليد المباشر للتيار العالي أو التوليد غير المباشر للجهد العالي، مثل الصاعقة العابرة، وضوضاء التبديل العابرة لمصدر الطاقة التبديلية، وتقلبات شبكة الطاقة وغيرها من أحداث الجهد الزائد. هذه الأحداث عابرة وتستمر لفترة قصيرة جدًا. عادة ما نطلق عليها طفرات، مثل "طفرات التيار" و"طفرات الجهد". تتضمن أحداث التيار الزائد العابر أيضًا التيار الزائد العابر عند تشغيل الصمام الثنائي الباعث للضوء أو توصيله وفصله.

 

بالنسبة لإضاءة LED في السيارات، فإن زيادة الحمل المؤقتة وفقًا لمعيار ISO7637-2 تشكل تهديدًا مهمًا لتشغيلها الطبيعي.

 

لا يتم إصلاح وضع فشل الصمام الثنائي الباعث للضوء بعد الصدمة الكهربائية، ولكنه يؤدي عادةً إلى تلف خط اللحام، كما هو موضح في الشكل 1. وعادةً ما يحدث هذا التلف بسبب التيار الزائد المؤقت الكبير. بالإضافة إلى التسبب في احتراق خط اللحام، فقد يتسبب أيضًا في تلف الأجزاء الأخرى القريبة من خط اللحام، مثل مواد الختم.

 

 

يعد تلف التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) أحد أكثر مخاطر الجهد الزائد العابر شيوعًا في تصنيع ونقل وتطبيق الأجهزة شبه الموصلة عالية التكامل. يجب أن يتوافق نظام إضاءة LED مع معيار IEC61000-4-2 لتفريغ التلامس "التفريغ الكهروستاتيكي لجسم الإنسان" 8 كيلو فولت، وذلك لمنع النظام من فشل صدمة الجهد الزائد عند حدوث التفريغ الكهروستاتيكي.

 

سوف يتدهور أداء مجموعة وصلة LED PN أو يتلف، كما هو موضح في الشكل 2. قد يكون الفشل الداخلي لشريحة LED الناجم عن مسار التفريغ لحدث ESD بمثابة تلف جزئي للوظيفة فقط، وحتى حدوث تلف دائم في LED إذا كان الفشل خطيرًا.

 

بالنسبة لتصميمات إضاءة LED حيث يتم تحويل ما يقرب من 80% من الطاقة إلى حرارة، فإن الإدارة الحرارية وحماية ارتفاع درجة حرارة الخطأ تشكل تحديات. وقد أثبتت كل من النظرية والتطبيق أن أداء LED وعمرها الافتراضي مرتبطان ارتباطًا وثيقًا بدرجة حرارة تشغيل الوصلة PN في LED. عندما تزيد درجة حرارة الوصلة في شريحة LED بمقدار 10 درجات مئوية، ينخفض ​​التدفق الضوئي بنسبة 1%، وينخفض ​​عمر شريحة LED بنسبة 50%.