想要將一個部件的材料清單(BOM)與另一個部件的材料清單進(jìn)行比較會怎么樣呢?能不能將每個元件的MTBF簡單地加在一起,來確定總體可靠性呢?可惜的是:不可以。這是因為MTBF代表的是出現(xiàn)故障的小時數(shù),按照加法計算是不起作用的。然而,故障率,一個代表每小時發(fā)生故障的次數(shù),是可以相加。慶幸的是將MTBF轉(zhuǎn)換成故障率僅是一個很簡單分?jǐn)?shù)關(guān)系。以下是公式:
一旦將每個器件的MTBF轉(zhuǎn)換成故障率,便能夠開始根據(jù)材料清單來評估總體可靠性了。
我們看一下各種LED驅(qū)動器的材料清單。例如,我們使用了帶有10W負(fù)載的小功率A19設(shè)計,并假設(shè)類似的元件適用于五種拓?fù)?。?列出每個元件和其相關(guān)的FIT數(shù)值,其中光耦合器的故障率最高。(注意:FIT數(shù)值不包含加速因素)。
表1. 樣品器件的故障率
下面,我們將這些數(shù)值應(yīng)用于五種常用拓?fù)涞腖ED驅(qū)動器BOM。表2列出了元件數(shù)目和最終FIT數(shù)值。
表2. 常用LED驅(qū)動器拓?fù)涞腇IT數(shù)值
表2顯示出更多的元件會導(dǎo)致更高的故障率,而增加一個電解電容會降低可靠性。
表2并未反映焊點疲勞帶來的影響。如果假設(shè)每個元件有兩個焊點,F(xiàn)IT率將上升,但是因為焊點與元件數(shù)目相關(guān),表2的相關(guān)順序不發(fā)生改變。
表2也沒有考慮溫度、電壓、電流及其他環(huán)境應(yīng)力等因素對總體可靠性的影響。高溫對LED元件的損害尤其大,是替代燈泡的真正問題。這一點在住宅用下射燈中尤為突出,因為白熾燈泡所用燈座不能為LED燈泡提供足夠的氣流。
圖3 所示為FIT率最低的拓?fù)洳季?,這是非隔離型降壓拓?fù)?,沒有電解電容,使用FL7701驅(qū)動控制器IC。
圖3. 使用FL7701非隔離型降壓拓?fù)?/p>
FL7701集成有功率因數(shù)校正(PFC)??梢詮氖褂眯⌒吞沾删S持電容的整流離線輸入來供電。這樣就可省去輸入端的電解電容,也不需要用于IC的自偏置電源軌。
輸出端對流經(jīng)LED的紋波電流的要求相當(dāng)寬松,可以省去電解電容。紋波電流的存在會縮短LED的使用壽命,但總的來講,取消電解電容,意味著燈具具有更高的可靠性。相反地,如圖2所示,包含了電解電容,基于FL7701的設(shè)計仍然具有較低的FIT率。
結(jié)論
我們使用的簡單計算結(jié)果并不是對LED驅(qū)動器可靠性的最終預(yù)測。增添加速因數(shù)和完成壽命試驗十分重要,這樣可以看到驅(qū)動器在實際環(huán)境中的反應(yīng)。不過,我們的計算對于了解每種拓?fù)涞恼壑詸?quán)衡是有用的。如果適當(dāng)?shù)乜刂芁ED驅(qū)動器的環(huán)境溫度,非隔離型降壓拓?fù)淇梢允褂米钌俚脑?,從而獲得最佳的FIT率。