技术 深紫外UVC-LED的驱动电路和电源方案选择

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：

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。
 

一、三种典型驱动方案

A：恒流IC驱动

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。

二、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

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%

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。

三、总结对比 

审核编辑 黄宇