Как продлить срок службы светодиодов.

Хоть и светодиоды, как правило, очень надежны, отказы все же происходят по многим причинам, в том числе и в электрической сети. Мауро Цереза, менеджер по полевым приложениям EMEA в Cree, расскажет обо всех аспектах, связанных с перенапряжением, вызванным электрическим напряжением, или в случае сбоя светодиода из-за воздействия напряжения, превышающего допустимые пределы. Он объяснит, почему происходит сбой и как предотвратить это. В статье будут объяснены основные аспекты хорошего дизайна компоновки печатной платы и как это связано с долговечностью светодиодов.

Светодиод с невидимыми микро-повреждениями

Полупроводниковые световые технологии стали важным игроком в отрасли освещения благодаря многочисленным преимуществам, которые дают светодиоды. Повышение производительности этой технологии компании Cree – в частности, ее преимущества эффективности – привело к появлению множества новых приложений и широкому распространению светодиодов.

Распространение использования твердотельного света подвергает светодиоды воздействию ряда новых и суровых условий труда и демонстрирует, что их теоретическая «большая долговечность» может быть легко нарушена различными факторами окружающей среды. Химическая несовместимость является одной из первых проблем, с которыми сталкиваются клиенты, но, к счастью, в большинстве случаев эта проблема проявляется довольно быстро, когда она вызвана ошибкой конструкции прибора.

Скорость, с которой эти неисправности становятся очевидными, означает, что индустрия все больше осознает, что ожидаемый срок службы светодиодов может быть серьезно скомпрометирован, если они подвергаются воздействию летучих веществ, несовместимых с твердотельными светоструктурирующими материалами. К сожалению, не все угрозы для светодиодов достаточно очевидны, чтобы пользователи могли предпринять необходимые шаги для устранения проблемы до того, как произойдет крупный сбой в работе.

Наиболее критическая угроза исходит от того же источника, который питает светодиоды, и известен как «Электрическое перенапряжение» (EOS). EOS возникает каждый раз, когда ток или напряжение светодиода превышает максимально допустимые значения компонента. Существует много различных типов EOS – некоторые из них генерируются в процессе сборки или тестирования светодиодов, в то время как другие создаются источником питания или поступают из окружающей среды, вызванной электромагнитным полем.

EOS является самой опасной угрозой для технологии полупроводникового освещения, потому что она использует тот же путь, который используется для освещения светодиода. Кроме того, ущерб, который он наносит, часто не является немедленным. Во многих случаях светодиод может перестать работать через несколько дней или даже месяцев после установки. Эти две характеристики EOS означают, что это может быть невероятно сложно предотвратить и дорого решить. Промежуток времени между возникновением EOS и невозможностью обнаружить неисправность может быть довольно продолжительным и иметь серьезные последствия, так как может быть изготовлено и установлено большое количество светильников, что увеличивает стоимость гарантийной замены.

Почему возникает электрическое перенапряжение?

Существует много разных причин и способов возникновения EOS, но есть только один результат: сбой светодиода. EOS повреждает структуру светодиодного чипа, что приводит к его отказу быстрее, чем его ожидаемый срок службы.

EOS вызывается внешними источниками, такими как рабочая среда, процедура тестирования или взаимодействие с человеком, а также внутренним взаимодействием, таким как неисправный или неправильный источник питания, компоновка печатной платы или неисправные компоненты, которые генерируют напряжение или ток на светодиодах, превышающие Максимальное напряжение, указанное в спецификации.

Когда напряжение или ток превышает максимальные номинальные значения компонента, это называется «напряжением». Чтобы лучше понять, почему происходит EOS – как при обрыве, так и при коротком замыкании, – и сколько времени потребуется, чтобы светодиод погас, важно учитывать энергосодержание напряжения. Каждый раз, когда к твердотельному продукту прикладывается напряжение, оно создает напряжение и ток, которые протекают через полное сопротивление цепи (устройство и окружающая среда). Это означает, что к светодиодам приложено определенное напряжение питания.

Если сигнал напряжения мощности интегрирован, то со временем напряжение энергии будет измеряться в джоулях. Низкое энергетическое напряжение приводит к незначительным повреждениям, а иногда и вовсе к отсутствию, в то время как среднее энергопотребление приводит к повреждению светодиода, но впоследствии сбой произойдет только в течение длительного времени. С другой стороны, высокое энергетическое напряжение немедленно приводит к разрыву светодиода либо в результате разрыва проводных связей, либо в результате плавления матрицы, прикрепленной к контактным площадкам.

Важно отметить, что даже без сбоя после стресса это не означает, что светодиод не поврежден. Напряжения низкой и средней энергии могут привести к микроповреждениям (рис. 1), которые не видны сразу, но могут закончиться катастрофическим отказом через несколько рабочих часов. Вот почему каждый светодиод, который подвергается электрическому перенапряжению, следует рассматривать как устройство с риском выхода из строя.

Рисунок 1: Низкие и средние энергетические напряжения приводят к долговременному короткому замыканию из-за микроповреждений

Рисунок 2: Высокая энергия создает немедленный сбой в разомкнутой цепи

Рисунок 3: Светодиод с невидимыми микро-повреждениями

Различные типы электрических перенапряжений и как предотвратить сбои

Существует много возможных источников EOS, которые могут возникнуть из-за проблем с конструкцией светильника, человеческих ошибок и даже из-за ограничений, существующих до того, как технология твердотельного освещения вошла в светотехническую промышленность.

Следующее будет охватывать все потенциальные обстоятельства, которые могут вызвать EOS, и предоставит руководство и рекомендации для предотвращения полевых проблем. В некоторых случаях на решения оказывает сильное влияние дизайн заказчика, поэтому производителям светодиодов важно тесно сотрудничать с заказчиками, чтобы гарантировать, что их конструкции светильников защищены от EOS.

Электростатический разряд

Первый возможный источник EOS генерируется операторами, работающими со светодиодами или печатными платами. Этот тип EOS генерируется электростатическим разрядом (ESD). ESD – это событие с низким энергопотреблением с очень короткой продолжительностью – оно длится всего несколько микросекунд. ESD обычно генерируется в рабочих средах, не защищенных от ESD. Например, корпус оператора может иметь совершенно другой электрический потенциал по сравнению со светодиодной платой, и когда они вступают в контакт со светодиодами, может возникать электростатический разряд.

Однако, как правило, электростатические разряды не являются проблемой для светодиодов, поскольку большинство светодиодов оснащены подавителем электростатического разряда, который защищает светодиодный чип. Тем не менее, некоторые очень маленькие новые светодиоды, которые предназначены для увеличения плотности света, не оснащены подавителями электростатического разряда, поэтому необходимо использовать внешний подавитель электростатического разряда. Эти дополнительные компоненты должны быть расположены очень близко к светодиоду, чтобы правильно его защитить. Эти устройства подавления электростатических разрядов десятилетиями использовались для защиты других электронных устройств и при необходимости могут использоваться для решения этой возможной проблемы с EOS.

Источник питания

Другой возможный источник электрических перенапряжений исходит от источника питания, используемого в светильнике. Существует несколько возможных условий, которые могут повредить светодиоды даже при отсутствии каких-либо действий со стороны пользователя. Каждый раз, когда выбирается новый источник постоянного тока, обязательно проверяйте выходные допуски, пульсации тока, скачки напряжения во время фазы включения и выключения и, наконец, ток горячей замены. Допуски, пульсации и всплески могут быть бесшумными убийцами светодиодов, которые ставят под угрозу целостность компонента без каких-либо явных признаков. На рисунке 4 показан коммерческий источник постоянного тока 1050 мА, представляющий множество возможных источников EOS.

Рисунок 4: Пульсация коммерческого источника постоянного тока 1050 мА, представляющая множество возможных источников EOS

Прежде всего, каждый раз, когда включается твердотельный светильник, этот источник питания генерирует всплеск 2 А за несколько миллисекунд. Если используемый тип светодиода рассчитан на 2 А или более, проблем не должно быть. Однако, если используемые устройства имеют максимальный номинальный ток 1,2 А при постоянном токе 1,05 А, это может привести к большой опасности.

Если прибор будет включаться и выключаться один или два раза в день, светодиод, скорее всего, будет работать столько времени, сколько ожидалось. Тем не менее, в тех случаях, когда датчик присутствия или движения включает и выключает наше устройство, многочисленные пики в час будут вызывать нагрузку на наш светодиод, тем самым снижая срок его службы.

Другим важным аспектом этого источника питания является пульсация. Здесь примерно 40% пульсации. Помимо нескольких потенциальных неприятных эффектов, таких как мерцание и уменьшение потока, эта пульсация может заставить светодиод работать не по спецификации и в условиях стресса для непрерывных повторяющихся циклов.

Как обсуждалось ранее, при использовании светодиодов с номинальным током 2 А или выше ничего не произойдет. Однако при использовании устройства с максимальным током 1,2 А срок службы светодиода будет серьезно скомпрометирован источником питания постоянного тока. Также важно учитывать допуск среднего выходного тока, который может ухудшить ситуацию, увеличив все эти значения на процент допуска.

Чтобы предотвратить сбой EOS в описанных выше сценариях, важно использовать источники питания с ограниченным переходным пиком во время фазы включения и выключения. Эти источники питания не должны превышать максимальный номинальный ток светодиода. Кроме того, типичный ток в сочетании с пульсацией и положительным допуском не должен превышать максимального номинального тока светодиода. Если все эти условия соблюдаются, блок питания не приведет к какой-либо EOS.

Другой возможный источник неисправности – подключение источника питания с обратной полярностью или отрицательные импульсы. Если оператор поменяет полярность на этапе тестирования или производства, светодиод EOS серьезно повредит. Чтобы этого не происходило, рекомендуется использовать источник питания с защитой от короткого замыкания и оборудовать плату светодиодов диодом параллельно цепочке светодиодов в обратной полярности. Если источник питания подключен к плате светодиодов с помощью разъема, поляризованный разъем является лучшим решением.

Один последний тест – который всегда хорошо проводить – это «разрушительный тест» на нескольких светодиодных платах для измерения тока горячей замены. Этот тест состоит из включения источника питания (без подключения каких-либо светодиодов) и последующего горячего подключения к плате светодиодов. Таким образом, можно измерить пиковый ток тока горячей замены (рис. 5), который представляет возможное электрическое перенапряжение в случае плохого или неправильного электрического контакта во время сборки или испытания светильника. Пик, показанный на рисунке 5, пропорционален разности между максимальным выходным напряжением источника питания без нагрузки и общим прямым напряжением светодиодной цепочки. Это означает, что чем больше зазор, тем выше вероятность повреждения светодиода в результате неправильной работы или плохого электрического контакта.

Рисунок 5: Тест «пиковый ток в режиме горячей замены» представляет возможное перенапряжение, и можно оценить вероятность повреждения светодиода, вызванного неправильной работой

Чтобы предотвратить сбои EOS, вызванные током горячей замены, важно следовать процедурам сборки, которые исключают возможные сценарии горячей замены, и выбирать подходящий источник питания и разъемы.

Во время процесса сборки, источник питания не должен быть подключен к электричеству, прежде чем светодиодная плата будет надежно подключена. Кроме того, светодиодная плата не должна быть отключена от источника питания до его отключения. Использование источника питания со встроенным ограничителем тока также сделает работу сборки более безопасной, а также предотвратит любую потенциальную человеческую ошибку.

Наконец, качество разъема имеет решающее значение. Низкокачественные разъемы со слабым электрическим контактом действуют как горячая вилка, даже если плата электрически подключена к источнику питания. Как правило, если светодиодный индикатор мигает или мигает, скорее всего, за ним будет импульс тока, что может быть признаком EOS и потребует дальнейшего изучения. Следуя этим простым правилам, можно избежать любых возможных EOS во время операций сборки.

Тесты

Другие потенциальные проблемы производственной эксплуатации, которые могут генерировать электрические перенапряжения, включают в себя внутрисхемные и лабораторные испытания. Эти тесты представляют высокий потенциал для EOS – и EOS с горячей заменой в частности.

Внутрисхемные испытания, как правило, являются автоматизированными процессами и могут быть полезны при правильном выполнении. Чтобы избежать риска EOS, важно, чтобы программное обеспечение машины, выполняющее тестирование, было запрограммировано так, чтобы следовать следующему пошаговому процессу: прежде всего, подключите датчики; приложить энергию к испытательной цепи; удалите энергию из цепи и, наконец, удалите контакт зондов. Следуя этому процессу, схема управления успешно проверит светодиод без каких-либо повреждений.

Чтобы гарантировать, что программная ошибка не повредит светодиод, лучше всего использовать источник постоянного напряжения с последовательно включенным резистором для ограничения испытательного тока. Этот тип теста не может быть проведен при измерении потока светодиодов, CCT и Vf, так как прямое изменение напряжения от светодиода к светодиоду может повлиять на эти параметры. Однако во всех остальных случаях это очень безопасный способ проверки светодиодов в цепи.

Лабораторные тесты более важны, так как доски обычно тестируются вручную, и вероятность человеческой ошибки очень высока. В некоторых случаях используется источник постоянного тока, в то время как в других предпочтительным выбором клиента является лабораторный источник питания с ограничителями тока, оба из которых очень опасны. В случае источника постоянного тока, если последовательность не выполняется каждый раз, когда светодиод будет полностью поврежден, тогда как во втором случае существует ряд вариантов, которые могут повредить светодиоды.

При использовании источника постоянного тока рекомендуется надеть две кнопки на шнур, которые подключают источник питания к вилке. При этом любой оператор – даже неподготовленный оператор – будет вынужден сначала подключить плату светодиодов к источнику питания, а затем нажать две кнопки.

Даже если источник питания подключен, первичная ступень не электрифицируется двумя кнопками, размыкающими цепь. Было бы возможно выполнить этот тест с помощью только одной кнопки, но установка второй избавит оператора от нажатия кнопки при одновременном соединении платы с другой, и просто обеспечит более безопасный процесс.

При использовании лабораторного источника питания с ограничителем тока существует два основных риска. Первый заключается в том, что кто-то может непроизвольно переместить одну из ручек, что приводит к напряжению светодиода из-за изменения настроек. Второй риск заключается в том, что источник питания постоянно работает, а выходной каскад находится под напряжением, и если цепь ограничителя тока установлена ​​перед выходными конденсаторами, ограничитель тока начнет работать после того, как светодиоды уже повреждены. Несмотря на то, что это воспринимается как очень безопасный режим тестирования светодиодов, это не так.

Полевая горячая замена и длинные кабели

Но твердотельные светильники не предназначены для хранения на складах, и многие риски EOS существуют и за пределами стадии производства. Вот почему технические специалисты стремятся предвидеть потенциальные срабатывания EOS после установки прибора. Для наружных применений это означает рассмотрение различных погодных условий и электромагнитных полей, а также циклов включения / выключения и других индуцированных магнитных полей для внутренних применений.

Сегодня большинство светодиодных светильников оснащены встроенным драйвером, который защищает от горячего подключения на этапе установки. В раннюю эру внедрения светодиодов три лампы MR16 были разрушены во время фазы установки путем горячей замены. Наличие драйвера на борту или вместе в корпусе прибора также предотвращает возникновение EOS, вызванного длинными кабелями, которые соединяют платы светодиодов с источником питания и действуют как антенны. Они соединяют все электромагнитные поля, создаваемые радиосистемами, лифтовыми двигателями и т. Д.

В некоторых случаях клиенты размещают ограничитель переходного напряжения (TVS) на плате светодиодов, чтобы предотвратить этот тип EOS и горячих свечей, но это неэффективно по двум причинам. Во-первых, эти EOS являются высокочастотными сигналами, которые обходят эти ограничители, а во-вторых, электрические характеристики светодиода и TVS не совпадают.

На рисунке 6 показана серия из 12 светодиодов «типичное» и «максимальное» прямое напряжение. TVS следует выбирать с минимальным напряжением пробоя, превышающим максимальное прямое напряжение светодиода при максимальных условиях движения. Это важно, потому что TVS, параллельный светодиодной цепочке, не должен поглощать мощность в стандартных условиях работы.

Рисунок 6: Плохо разработанный ограничитель переходного напряжения, который никогда не защищает светодиод, поскольку он не пересекает кривые светодиодов

На рисунке 6 зеленая кривая TVS никогда не пересекает кривые светодиодов, что означает, что TVS никогда не будет защищать светодиод. Вместо этого светодиод поглощает все EOD.

Мы подробно рассмотрим, как спроектировать схему для защиты от синфазного или дифференциального режима EOS, но сначала будет обсуждаться лучший дизайн печатной платы.

Дизайн печатной платы

Чтобы избежать любой потенциально опасной токопроводящей дорожки между корпусом прибора или радиатором и контактными площадками светодиодов, очень важно, чтобы печатная плата (PCB) была спроектирована так, чтобы выдерживать соответствующее расстояние утечки от медных контактных площадок и краев других металлических частей. подключен к корпусу. На рисунке 7 любой медный путь близко к краю должен находиться на расстоянии изоляции. Минимальное рекомендуемое расстояние составляет 3 мм, даже если рекомендуемое расстояние обычно составляет 5-7 мм, когда это возможно.

Другим важным фактором при проектировании печатных плат являются медные следы рядом с винтами. Расстояние должно быть рассчитано с учетом диаметра головки винта, а не отверстия для печатной платы. Когда провода соединены на печатной плате вместо использования разъема, очень важно, чтобы изоляция проводов кабеля покрывала паяльную площадку и не уменьшала расстояние утечки.

PCB, используемая для светодиодных панелей, обычно на основе алюминия. Алюминий и медь разделены диэлектрическим материалом, который обеспечивает электрическую изоляцию между обоими металлами. Этот диэлектрик должен быть достаточно тонким, чтобы гарантировать хорошую теплопередачу от светодиода к корпусу прибора, но достаточно толстым, чтобы обеспечить достаточную электрическую изоляцию. Обычно алюминий на печатной плате находится в прямом контакте с теплоотводом светильника, поэтому уникальная изоляция обеспечивается диэлектриком на печатной плате. По этой причине крайне важно, чтобы поставщик печатных плат гарантировал минимальное значение напряжения пробоя печатной платы для всех поставляемых печатных плат.

Если какого-либо из путей утечки или напряжения пробоя печатной платы недостаточно для того, чтобы противостоять скачкам в окружающей среде, существует риск возникновения электрических дуг и разрядов, а также из-за EOS на светодиод и на него может произойти повреждение (рис. 7).

Рисунок 7: Если какое-либо из путей утечки или напряжение пробоя печатной платы недостаточно, риск повреждения EOS очень высок

Общий и дифференциальный режим

Большинство пользователей светодиодов, вероятно, знакомы со сценариями, изложенными выше. Прежде чем исследовать дальнейшие ситуации, вызывающие EOS, важно понять отраслевые правила и классы защиты.

Международная электротехническая комиссия (МЭК) и МЭК 61140: 2016 определяют правила защиты людей от поражения электрическим током. В зависимости от страны и типа продукта существуют различные требования к уровню изоляции для устройств, продаваемых на каждом рынке.

Наиболее часто используемые классификации изоляции – это класс I и класс II. Светильники класса I должны иметь корпус, подключенный к электрическому заземлению с помощью специального кабеля. Светильники класса II, с другой стороны, предназначены для обеспечения необходимого уровня безопасности без какого-либо электрического заземления.

Эти две разные классификации позволяют твердотельным осветительным приборам вести себя совершенно по-разному при воздействии внешних воздействий. В общем, если электрическое заземление выполнено эффективным и надежным способом, светильники класса I меньше страдают от отказа EOS, но в действительности оба типа светильников должны быть сконструированы эффективно, чтобы предотвратить повреждение EOS. Другим важным правилом, который следует рассмотреть, является IEC60598-1: 2014, в котором определены общие требования и испытания для светильников, включая твердотельные светильники. Это издание 2014 года заменило версию 2008 года и содержит соответствующие изменения для продуктов класса II.

Пункт 10; Раздел 4 МЭК 60598-1: 2014 «Конструкция» посвящен светильникам с двойной изоляцией класса II. В подпункте 4 (IV.10.4) главы указывается устройство защитного импеданса, в котором говорится, что доступные проводящие части, разделенные двойной изоляцией, могут выступать в качестве проводящего моста с использованием резисторов или конденсаторов Y2. Они должны состоять как минимум из двух отдельных компонентов с одинаковым номинальным значением.

Эти компоненты должны соответствовать требованиям норм IEC. Светильники класса II позволяют добавлять специальные компоненты, соединяющие светодиодные платы с корпусом светильника. Это позволяет проанализировать, как выглядит светодиодная схема во время быстрых переходных напряжений. На рисунке 8 показаны два светодиода, соединенных последовательно с простой моделью, на которой показаны светодиод и встроенный в их комплект защитный экран от электростатического разряда. Эта модель не учитывает все паразитные компоненты или влияние светодиодной тепловой накладки. Тепловая подушка является жизненно важной подкладкой, которая позволяет светодиоду эффективно передавать тепло от источника (соединения) к воздуху через множество металлических деталей.

Рисунок 8. Простая модель из двух последовательно соединенных светодиодов с защитой от электростатического разряда.

Для очень хорошей теплопередачи термоподушка должна быть подключена к очень большой медной области на печатной плате. Это распределяет тепло по горизонтали, а затем эффективно переносит его вертикально на алюминиевый слой печатной платы, благодаря большой площади переноса. Два металла, разделенные изолятором, создают конденсатор, а это означает, что печатные платы являются конденсаторами, которые следует учитывать в данном конкретном анализе. Эта паразитная емкость может быть большой или маленькой в ​​зависимости от конструкции печатной платы и используемого материала. Его нельзя игнорировать, и важно понимать, как им управлять, чтобы избежать проблем с EOS.

LED и TVS могут быть смоделированы очень сложным способом, и для людей, которые любят проводить часы в симуляции, это отличный способ повеселиться. Для целей этой статьи используется только упрощенная модель с конденсатором, подключенным электронным способом параллельно с другими компонентами, как показано на рисунке 9. Из-за паразитной емкости между каждой тепловой подушкой и землей важно понимать, как соедините их. Есть два варианта: оставить их отдельно или соединить их.

Рисунок 9: Упрощенная модель светодиода и TVS с конденсатором

Существует также возможность оставить их электрически плавающими или подключить их к потенциалу электрического напряжения. Оставлять их плавающими является относительно небезопасным вариантом, так как любое синфазное напряжение прикладывается непосредственно между тепловой подушкой и электрическими площадками светодиода – анодом и катодом. Это создает фатальный EOS, как только падение напряжения между точками, отмеченными синими стрелками (Рисунок 10), превышает изоляцию пакета светодиодов. Что касается материала корпуса светодиода, керамика обеспечивает намного лучшую изоляцию, чем пластик, и в зависимости от расстояния между контактными площадками возможно иметь напряжение изоляции пакета в диапазоне от нескольких десятков до сотен вольт. В любом случае синфазные сигналы могут легко достигать тысяч вольт, создавая тем самым электрическое перенапряжение на светодиодах.

Рисунок 10. Отключение светодиодов и TVS является относительно небезопасным вариантом.

Подключение LED тепловой колодки к источнику опорного напряжения защищает светодиод от EOS, генерируемого синфазного напряжением напряжения. Сигнал следует по пути к земле через паразитную емкость термопары, и напряжение на светодиодном блоке ограничено. Теперь необходимость подключения термоподушки к некоторому электрическому потенциалу очевидна, но все же есть возможность оставить их отдельно или подключить их все.

На рисунке 11 показана схема светильника, напряженная дифференциальным режимом. Красная стрелка показывает направление сигнала напряжения при положительном всплеске, а синяя стрелка – при отрицательном всплеске. Для целей этого обсуждения будет рассмотрено соединение термоподушки с анодом, а также его соединение с катодом.

Рисунок 11: Напряжение в светильнике, вызванное дифференциальным режимом (красная стрелка показывает направление сигнала напряжения при положительном всплеске, а синяя стрелка при отрицательном всплеске)

В случае положительного всплеска напряжения, когда термодатчик соединен с анодом, напряжение будет разделено между стандартным путем через светодиодную цепочку и паразитной емкостью между термодатчиком и землей. Коэффициент разделения определяется отношением импеданса пути светодиода к земле и первой паразитной емкостью тепловой площадки. Очевидно, что при подключении термопары паразитная емкость в n раз больше (где n – количество светодиодов), а импеданс в n раз меньше – поглощая большую часть напряжения.

Это означает, что лучше соединить все термоподушки, чем оставлять их отдельно. В случае отрицательного сигнала напряжения весь сигнал будет проходить через CLED, поляризуя светодиод в обратном направлении. Импеданс CLED довольно высок, и поэтому обратное падение напряжения также будет довольно высоким. ESD TVS способствует ограничению сигнала, но поскольку напряжение больше в средней энергии, светодиод EOS поврежден этой обратной поляризацией.

Когда сигнал появляется после первого светодиода, он находит паразитную емкость термопары, чтобы достичь электрического заземления. Другие светодиоды на струне становятся напряженными, но все меньше и меньше, так как каждая C-тепловая прокладка в серии поглощает часть сигнала напряжения.

Когда тепловые прокладки подключены к катоду, положительное напряжение полностью проходит через первый светодиод, повреждая его больше, чем в предыдущем случае с анодным соединением. Тем не менее, в случае отрицательного напряжения последний светодиод серии меньше подвержен стрессу.

Благодаря этому первому анализу светодиодная тепловая прокладка должна быть соединена все вместе, а затем соединена на аноде для положительного напряжения и на катоде для отрицательного напряжения. Невозможно узнать, с каким типом стресса (положительным или отрицательным) сталкивается светильник; поэтому лучшая конфигурация – симметричная, которая разделяет светодиодную цепочку на две группы с зеркальной конфигурацией (рисунок 12). Термоподушка светодиода на положительной стороне должна быть подключена к аноду, а на отрицательной – к катоду.

Рисунок 12. Разделение светодиодной цепочки на две группы с зеркальной конфигурацией является наилучшей конфигурацией, поскольку никто не знает, какой тип напряжения (положительный или отрицательный) будет иметь место

Чтобы еще больше улучшить защиту этого сильного решения, добавлены два дополнительных конденсатора CP и CN на положительные и отрицательные группы светодиодов. Области термопары и CP и CN должны быть спроектированы и выбраны должным образом, но это возможно только при работе на физическом контуре клиента. Не следует забывать, что IEC 60598-1: 2014 позволяет использовать надлежащие компоненты для подключения корпуса светильника к положительной или отрицательной клеммам выхода источника питания. Это еще больше снизит потенциальное воздействие EOS на светодиоды.

Выводы

Ряд условий может генерировать EOS, поэтому они все еще являются основной причиной отказа светодиодов до истечения ожидаемого срока службы светодиодов. Причины EOS сложны, а операции и переменные условия, которые могут привести к EOS, многочисленны.

Вышесказанное рассматривает все возможные вредные условия и суммирует меры, которые необходимо предпринять в процессе производства светильника и на уровне цепи, чтобы сделать каждый твердотельный светильник более безопасным и долговечным.