深紫外UVC-LED的電源方案選擇

據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前LED燈具出現(xiàn)的失效故障，70%左右是電源問題，30%左右是線路和結(jié)構(gòu)問題，LED燈珠品質(zhì)引起的問題極少，由此可見，電源管理方案的選擇對(duì)于產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性而言舉足輕重。

UVC-LED的電源方案選擇

在制定UVC LED的電源方案時(shí)，經(jīng)常會(huì)聽到恒壓解決方案和恒流解決方案，這兩種方案該如何選擇呢？

首先，因?yàn)長(zhǎng)ED燈珠的亮度和它的正向電流成正比；而且UVC的發(fā)熱量較大，電流的大小直接決定了燈珠發(fā)熱量的大小。其次UVC LED本身就是一個(gè)發(fā)光二極管，它的伏安特性曲線和一般的二極管伏安特性曲線十分相似，以某知名廠商的UVC芯片為例，其伏安特性曲線如下圖所示：

某知名廠商的UVC芯片伏安特性曲線

圖中可以看出，由于UVC芯片的伏安特性曲線非線性，很小的電壓變化就會(huì)引起很大的電流變化，如電壓從6.71V增加到6.87V，電流增大了20mA。

由于目前UVC芯片廠商的不同芯片之間電性差異較大，在使用過程中，如采用恒壓方案，將導(dǎo)致不同燈珠間的亮度差異較大，且由于UVC芯片的發(fā)熱量較大且與電流正相關(guān)，也將導(dǎo)致不同燈珠之間的工作溫度差異較大，不利于可靠性管理。而采用恒流方案時(shí)則可以保證各燈珠亮度相同且發(fā)熱量相等，相較于恒壓方案有著巨大的優(yōu)勢(shì)。

與此同時(shí)，由于半導(dǎo)體器件的阻值隨著溫度的升高而降低。如果采用恒壓方案，點(diǎn)亮燈珠一段時(shí)間后UVC燈珠溫度上升，芯片電阻下降，將導(dǎo)致電流升高，形成正反饋使器件溫度進(jìn)一步升高， 長(zhǎng)時(shí)間點(diǎn)亮?xí)篃糁楣ぷ髟谳^高的溫度，對(duì)器件可靠性產(chǎn)生影響。例如，一顆UVC燈珠剛開始在7.2V恒壓點(diǎn)亮?xí)r，電流為350mA，一段時(shí)間后隨著溫度的升高，芯片電阻降低，通過的電流達(dá)到了1000mA，光源器件的負(fù)載升到了3倍左右。因此，在選擇電源方案時(shí)，推薦采用恒流方案。

深紫外UVC-LED的驅(qū)動(dòng)電路對(duì)比

深紫外UVC-LED作為一種發(fā)光二極管，具有正向非線性的IV特性。且市場(chǎng)主流的UVC-LED Vf值范圍較大，典型值5~7V。因此，在實(shí)際驅(qū)動(dòng)電路中建議采用恒流IC來進(jìn)行精準(zhǔn)的電流控制。為節(jié)省成本，部分情況下可使用電阻串聯(lián)分壓。但不建議用其它LED串聯(lián)分壓，這可能導(dǎo)致LED過載燒毀。

三種典型驅(qū)動(dòng)方案

A：恒流IC驅(qū)動(dòng)

恒流IC完成了恒壓到恒流的轉(zhuǎn)換，適用于主板電源9V以上的應(yīng)用場(chǎng)景。主板電源電壓的小范圍波動(dòng)不會(huì)影響到燈珠電流。且不同批次的Vf差異較大的LED在此種方案下工作電流值也得到非常好的一致性控制。

B：串聯(lián)電阻分壓

在高于燈珠Vf恒壓電源驅(qū)動(dòng)下，通過串聯(lián)電阻分壓調(diào)控LED兩端電壓。最終控制電流的方案在藍(lán)白光行業(yè)較為普遍。在UVC-LED應(yīng)用中，一種典型的做法是12V恒壓下串聯(lián)一顆150Ω電阻，使得電路電流控制在40mA左右。

C：串聯(lián)藍(lán)光二極管分壓

部分情況下，為了簡(jiǎn)化電路，直接使用指示燈進(jìn)行分壓來行使電阻的分壓效果。

三種方案的IV特性對(duì)比

本對(duì)比中的研究對(duì)象為40mA下Vf分別為5V的UVC-LED，7V的UVC-LED，2.67V的藍(lán)光LED和175Ω的電阻。

方案A：根據(jù)恒流IC（NU501C）的特性可以查到負(fù)載Vf從5V變化到7V時(shí)，輸出電流幾乎沒有波動(dòng)

方案B：兩種Vf的電流，在12V恒壓下實(shí)際工作電流區(qū)別為28mA和39mA，相差28.2%

方案C：當(dāng)串聯(lián)LED進(jìn)行分壓時(shí)，電壓隨電流急劇增大的特性也得到了保留。同樣12V下，Vf=7V的UVC-LED電路工作電流24mA，Vf為5V的電流則直接打到一百多mA。這可能直接導(dǎo)致LED燒毀，降低成品良率。

總結(jié)對(duì)比

銀月光科技深耕健康智慧光源，向市場(chǎng)提供全品類紫外UVA UVB UVC LED,紅外IR LED VCSEL產(chǎn)品和方案服務(wù)，在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)擁有數(shù)百家優(yōu)質(zhì)合作伙伴，共同推動(dòng)用光科技創(chuàng)造健康智慧生活的事業(yè)。

審核編輯 黃昊宇