DOB灯板失效安全的风险剖析与对策

DOB（Driver-on-Board）灯板是一种将LED驱动电路直接集成于灯板之上的高度集成化技术方案。该设计凭借其结构紧凑、成本效益显著等优势，在室内外照明领域得到广泛应用，已成为家居吸顶灯、筒灯以及商业照明中射灯、面板灯等的主流驱动方案。

家用灯具的DOB灯板多数基于线性恒流驱动技术实现，与传统独立式驱动器设计相比，线性恒流DOB具备以下突出特点：

• 电路拓扑结构简洁，开发周期短，可快速适配多样化的灯具形态；
• 主控芯片集成度高，外围元件数量少，有效降低BOM成本；
• 支持全贴片工艺，便于实现标准化制造与品质管控；
• 电磁干扰（EMI）水平低，易于通过电磁兼容测试；
• 在预期寿命内具备较高的运行可靠性；
• 大幅简化灯具组装流程，降低整体生产成本。

尽管DOB灯板在应用中展现出诸多优势，其潜在的安全隐患亦不容忽视。市场反馈显示，较为集中的客诉问题表现为DOB灯板在运行一段时间后发生烧毁，具体故障现象包括亮度异常增高、持续一段时间后灯具熄灭或引起配电空开跳闸。拆解后可观察到线材熔融、塑料件碳化以及多个电子元器件烧毁的痕迹。

1. DOB灯板失效机理分析

（1）线性恒流拓扑的固有缺陷

线性方案省去了传统开关电源中的电感、变压器及大容量滤波电容等缓冲与滤波单元，导致电网中的雷击感应电压及浪涌冲击直接施加于芯片，极易造成芯片瞬时击穿或累积性损伤，进而引起恒流功能丧失、DOB灯板的消耗电流急剧上升，输入功率增加数倍。

（2）灯具接地与绝缘结构设计不足

部分DOB灯板在设计阶段未充分考量电气间隙与爬电距离的要求，导致带电部件与金属基板、固定螺钉或金属外壳等接地部件之间的间距远低于安规要求。在特定条件下，易诱发沿面放电或空气击穿，造成芯片或其他半导体器件损坏。

（3）线性恒流芯片的品质缺陷

某些芯片由于封装或其它制程缺陷（例如化学残留、颗粒污染、界面裂纹或封装应力），在芯片内部产生异常（如元素迁移或绝缘层退化）。这些潜在缺陷在芯片运行一段时间后会引发失效，表现为局部功能异常或整片失效。

2. 失效后的功率失控机制分析

深入分析失效案例后发现，功率失控的核心诱因在于保护元件选型不当。通过对多品牌失效样品的拆解分析发现，所有烧毁的DOB灯板均采用保险电阻替代了保险丝，且这些保险电阻均呈现明显的过热烧蚀痕迹。

在整流桥前串联保险电阻是DOB设计中常见的一种做法，主要用于改善可控硅调光兼容性、吸收浪涌，并对谐波抑制与功率因数校正具有一定帮助。然而，保险电阻的熔断机制依赖于持续电流通过时产生的焦耳热积累（即I²t值），直至其绕线达到熔点而断开。该过程具有显著的热惯性，某些保险电阻在10倍过功率条件下的熔断时间超过60s。。

当线性恒流电路失效后，灯板进入持续大功率异常工作状态，保险电阻因过载而发热。由于过流值未能使其快速熔断，且其产生的热量通过铝基板持续散发，导致保险电阻的热积累时间进一步延长。此时，大部分电能转化为热能，使铝基板温度迅速攀升并维持高温，从而引发一系列连锁反应：如聚碳酸酯（PC）灯罩（通常耐温≤120℃）软化变形、导线绝缘层熔融，最终导致内部线路烧毁，极端情况下可能诱发火灾。这个过程并非瞬时发生，而是有充分的酝酿期，这正是其潜在危险所在。

风险传导链可概括为：线性芯片失效 → 环路电流失控 → 保险电阻因热惰性未能及时断开 → 保险电阻与开关管成为持续热源 → 局部温度急剧上升 → 灯罩熔融、绝缘层燃烧 → 最终引发火灾。

因此，用保险电阻替代保险丝是一种以牺牲安全为代价的成本妥协，是不容忽视的设计缺陷。

 

3. 系统化安全设计对策

（1）增强抗浪涌能力

作为防护体系的第一道防线，应在交流输入端接入大通流容量的压敏电阻，以吸收雷击感应及电网过电压。在实验室模拟雷击测试中，如发现线性芯片仍存在击穿风险，可考虑在其外围引脚对地并联辅助压敏电阻，构建第二级保护。

（2）过流保护架构优化

在保留保险电阻的基础上，恢复原有的保险丝设计。当线性芯片失效导致电流剧增时，保险丝可在毫秒级时间内迅速切断供电回路，实现彻底的电隔离。

（3）选用新一代线性恒流芯片

优先选用具备分段压差调节技术及强化抗浪涌能力的新型线性恒流芯片，其内部结构通常针对瞬态高压冲击进行了优化。

（4）结构绝缘设计强化

选用绝缘性能符合安规要求的金属基板，并评估其在高温工况下的绝缘稳定性。同时，需严格控制铝基板边缘与带电部件或布线之间的电气间隙，避免因焊点毛刺或装配应力导致安全间距下降。

（5）系统级热安全管理

必要时，在铝基板热关键区域设置温度保险丝或热保护开关，为极端故障情况提供最后一道防护，防止事故进一步扩大。

 

4. 可靠性测试标准建议

为验证上述设计对策的有效性，生产企业应建立更为严苛的测试项目和判定标准，特别是针对其失效导致的过流风险设立专项测试项目，以系统性提升DOB产品的整体安全性与可靠性。

（1）雷击浪涌测试

现行GB、EN、UL等标准允许以绝缘电阻测试替代耐压测试，导致某些与浪涌和瞬态侵入相关的潜在缺陷被遗漏。因此，建立专门针对DOB灯板的浪涌测试项目变得很有必要，通过在输入端施加1–2.5 kV组合波浪涌，模拟真实浪涌环境来发现灯具的潜在缺陷。

灯具在测试中的表现主要包括以下几类：

• 正常：测试过程中灯具正常工作，测试后光电参数保持在标称偏差范围内；
• 闪烁/眨眼：测试中灯具出现短暂熄灭、闪烁等情形，测试完成后工作正常；
• 亮度异常：部分或全部LED灯珠变暗、变亮或熄灭，测试完成后不能恢复正常工作；
• 宕机：灯具完全熄灭且无法恢复。

测试中仅表现正常者可判定为合格，出现其他异常情况则说明其抗浪涌能力不足，需进一步优化设计。

（2）失效安全性测试

DOB电路设计应充分考虑各类潜在失效模式，并采取相应的技术手段确保即使部分功能丧失或完全失效后，系统仍能维持安全状态，不会对人员和周围环境造成伤害。

当直流母线发生不可恢复的短路故障时，DOB灯板应能迅速、永久性地切断输入供电。此外，需重点关注DOB灯板在过载状态下的耐受能力与保护机制。实际测试中，除常规短路保护测试外，还应进行相应设置使电路进入过载状态，以评估保险丝的熔断速度。

5. 结论

DOB灯板失效引发的风险是一类涉及电路拓扑、结构绝缘、热管理及保护电路等多因素的系统性问题，需要产业链各方通力协作，从标准制定、技术研发、生产制造到测试验证全环节入手，才能全面提升DOB灯板的安全性与可靠性，使DOB这一高效集成的技术方案在照亮生活的同时，不成为潜伏的隐患。