抢食深紫外UVC-LED市场,这两点不容忽视

发表时间:2022-07-18 08:54

深紫外UVC-LED的电源方案选择

据统计,目前LED灯具出现的失效故障,70%左右是电源问题,30%左右是线路和结构问题,LED灯珠品质引起的问题极少,由此可见,电源管理方案的选择对于产品的质量和可靠性而言举足轻重。

  • UVC-LED的电源方案选择

在制定UVC LED的电源方案时,经常会听到恒压解决方案和恒流解决方案,这两种方案该如何选择呢?

首先,因为LED灯珠的亮度和它的正向电流成正比;而且UVC的发热量较大,电流的大小直接决定了灯珠发热量的大小。其次UVC LED本身就是一个发光二极管,它的伏安特性曲线和一般的二极管伏安特性曲线十分相似,以某知名厂商的UVC芯片为例,其伏安特性曲线如下图所示:

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某知名厂商的UVC芯片伏安特性曲线


图中可以看出,由于UVC芯片的伏安特性曲线非线性,很小的电压变化就会引起很大的电流变化,如电压从6.71V增加到6.87V,电流增大了20mA。

由于目前UVC芯片厂商的不同芯片之间电性差异较大,在使用过程中,如采用恒压方案,将导致不同灯珠间的亮度差异较大,且由于UVC芯片的发热量较大且与电流正相关,也将导致不同灯珠之间的工作温度差异较大,不利于可靠性管理。而采用恒流方案时则可以保证各灯珠亮度相同且发热量相等,相较于恒压方案有着巨大的优势。

与此同时,由于半导体器件的阻值随着温度的升高而降低。如果采用恒压方案,点亮灯珠一段时间后UVC灯珠温度上升,芯片电阻下降,将导致电流升高,形成正反馈使器件温度进一步升高, 长时间点亮会使灯珠工作在较高的温度,对器件可靠性产生影响。例如,一颗UVC灯珠刚开始在7.2V恒压点亮时,电流为350mA,一段时间后随着温度的升高,芯片电阻降低,通过的电流达到了1000mA,光源器件的负载升到了3倍左右。因此,在选择电源方案时,推荐采用恒流方案。


深紫外UVC-LED的驱动电路对比

深紫外UVC-LED作为一种发光二极管,具有正向非线性的IV特性。且市场主流的UVC-LED Vf值范围较大,典型值5~7V。因此,在实际驱动电路中建议采用恒流IC来进行精准的电流控制。为节省成本,部分情况下可使用电阻串联分压。但不建议用其它LED串联分压,这可能导致LED过载烧毁。

  • 三种典型驱动方案

A:恒流IC驱动

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恒流IC完成了恒压到恒流的转换,适用于主板电源9V以上的应用场景。主板电源电压的小范围波动不会影响到灯珠电流。且不同批次的Vf差异较大的LED在此种方案下工作电流值也得到非常好的一致性控制。

B:串联电阻分压

在高于灯珠Vf恒压电源驱动下,通过串联电阻分压调控LED两端电压。最终控制电流的方案在蓝白光行业较为普遍。在UVC-LED应用中,一种典型的做法是12V恒压下串联一颗150Ω电阻,使得电路电流控制在40mA左右。

C:串联蓝光二极管分压

部分情况下,为了简化电路,直接使用指示灯进行分压来行使电阻的分压效果。

  • 三种方案的IV特性对比

本对比中的研究对象为40mA下Vf分别为5V的UVC-LED,7V的UVC-LED,2.67V的蓝光LED和175Ω的电阻。

方案A:根据恒流IC(NU501C)的特性可以查到负载Vf从5V变化到7V时,输出电流几乎没有波动

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方案B:两种Vf的电流,在12V恒压下实际工作电流区别为28mA和39mA,相差28.2%

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方案C:当串联LED进行分压时,电压随电流急剧增大的特性也得到了保留。同样12V下,Vf=7V的UVC-LED电路工作电流24mA,Vf为5V的电流则直接打到一百多mA。这可能直接导致LED烧毁,降低成品良率。

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总结对比

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