Что влияет на срок службы светодиодного осветительного прибора

Опубликовано 28.01.2011 Ведущий Антон Степанов

Светодиодная осветительная аппаратура приобретает все большее распространение. Рынок для этой продукции весьма обширен; практически любой традиционный осветительный прибор можно заменить более экологичным светодиодным аналогом. Светодиоды великолепно подходят для освещения жилых помещений ввиду длительного срока службы и высокой энергоэффективности. Но компоненты для проектирования светодиодной осветительной аппаратуры необходимо тщательно подбирать, чтобы они соответствовали требованиям к сроку службы и энергоэффективности конечного продукта. Эти требования могут быть весьма строгими: например, расчетный срок службы светодиодного осветительного прибора может составлять более 40 000 часов. Поэтому чрезвычайно важно, чтобы все компоненты схемы отвечали данным требованиям. Керамические конденсаторы в таких схемах могут подвергаться воздействию высоких напряжений и условий, отличающихся от тех, которые обычно имеют место в бытовых приборах. Эти условия могут сократить срок службы керамических конденсаторов — иными словами, последние могут отказать до окончания расчетного срока службы конечного продукта. Рассмотрим причины возникновения данной проблемы. Возьмём типовую светодиодную осветительную схему. В качестве C1, C2 и C3 следует выбрать предохраняющие конденсаторы на номинальное напряжение 250 В переменного тока. C6 — ограничительный конденсатор диода; он должен иметь номинальное напряжение от 250 до 630 В постоянного тока и может иметь температурную характеристику X7R. Конденсатор C7 - это ограничительный конденсатор полевого транзистора, он должен быть рассчитан на более высокое напряжение, т. е. на напряжение от 630 В до 1 кВ постоянного тока; компания Murata рекомендует выбирать для этой цели конденсаторы с температурной компенсацией (или конденсаторы с характеристикой U2J). C8 — это сглаживающий конденсатор вторичной цепи, в качестве которого подойдет любой компонент на номинальное напряжение от 100 В. Самым неблагоприятным воздействиям подвергаются конденсаторы C4 и C5, играющие роль сглаживающих или фильтрующих конденсаторов первичной цепи. Типичное рабочее напряжение этих конденсаторов имеет вид выпрямленного двухполупериодного колебания. Зачастую в качестве C4 и C5 ошибочно выбираются конденсаторы с температурной характеристикой X7R на номинальное напряжение 250 В постоянного тока. Проблема состоит в том, что при воздействии выпрямленных двухполупериодных напряжений на конденсаторы с большим значением диэлектрической постоянной они подвергаются электрострикционному эффекту, который может приводить к образованию трещин в диэлектрике с последующим отказом конденсатора. Электрострикционному эффекту подвержены все диэлектрики. При приложении переменного напряжения конденсатор растягивается и сжимается в разных направлениях. У края внешнего электрода конденсатора сосредотачиваются механические искажения и напряжения. Если приложенное переменное напряжение велико, а материал имеет достаточно выраженные диэлектрические свойства, через некоторое время под внешним электродом могут образоваться трещины, которые могут привести к отказу компонента с коротким замыканием.