解析LED照明的驅動電源的問題

為了節能省電,LED得到了很大的推廣,但LED都需要有個電源驅動,其好壞會直接影響LED的壽命,因此如何做好一個LED驅動電源是LED電源設計者的重中之重。本文介紹了一些LED驅動電源的問題,希望能夠對工程師提供一點幫助。

1、驅動電路直接影響LED壽命

我們所說的LED驅動包括數位驅動和類比驅動兩類,數位驅動指數字電路驅動,包括數字調光控制,RGB全彩變幻等。類比驅動指類比電路驅動,包括AC恒流開關電源,DC恒流控制電路。驅動電路由電子元件組成,包括半導體元件,電阻,電容,電感等,這些元件都有使用壽命,任何一個器件失效都會導致整個電路的失效或者部分功能失效。 LED的使用壽命是5-10萬小時,按5萬小時算,連續點亮,有近6年的壽命。開關電源的壽命是很難達到6年的,市面上出售的開關電源質保期一般是2-3年,達到6年質保的電源是軍品級別的,價格是普通電源的4-6倍,一般的燈具廠是很難接受的。所以LED燈具的故障多為驅動電路故障。

2、散熱問題

LED為冷光源,工作結溫不能超過限值,設計時還要留一定餘量。整個燈具的設計要考慮外形美觀,安裝方便,配光,散熱等很多方面問題,要在眾多因素中尋求平衡點,這樣整體的燈具才是最好的.LED燈具的發展時間不長,可以借鑒的經驗不多,很多設計都是不斷完善的。有些LED燈具廠家所用電源為外協或者外購,燈具設計師對電源瞭解不多,給LED的散熱空間較大,給電源的散熱空間較小。一般是設計好燈具後再找合適的電源來配套,這樣就給電源的配套帶來一定的難度。經常碰到因燈具內部空間較小或者內部溫度較高,而且成本控制較低,無法配到合適電源。有些LED燈具廠有電源研發能力,在開始設計燈具初期進行評估,電源的設計同步進行,就能解決以上問題。在設計中要綜合考慮LED的散熱和電源的散熱,整體控制燈具的溫升,這樣才能設計出較好的燈具。

3、電源設計中的問題

a,功率設計。雖然LED光效高,但是還有80-85%的熱能損耗,致使燈具內部有20-30度的溫升,如果室溫25度情況,燈具內部就有45-55度,電源長時間在高溫環境下工作,要保證壽命就必須加大功率餘量,一般留到1.5-2倍的餘量。

b,元件選型。燈具內部溫度45-55度情況下,電源內部溫升還有20度左右,則元件附近的溫度要達到65-75度。有些元件在高溫情況參數會飄移,還有些壽命會縮短,所以器件要選擇能在較高溫度長時間使用的,特別注意電解電容和導線。

C,電性能設計。開關電源針對LED的參數設計,主要是恒流參數,電流的大小決定LED的亮度,如果批量電流誤差較大,則整批燈的亮度不均勻。而且溫度的變化也能致使電源輸出電流偏移。一般是批量誤差控制在+/-5%以內,才能保證燈的亮度一致.LED的正向壓降有偏差,電源設計的恒流電壓範圍要包含LED的電壓範圍。多個LED串連使用時候,最小壓降乘以串連數量為下限電壓,最大壓降乘以串連數量為上限電壓,電源的恒流電壓範圍要比這個範圍稍寬些,一般上下限各留1-2V餘量。

d,PCB布板設計.LED燈具留給電源的尺寸較小(除非是電源外置的),所以在PCB設計上要求較高,要考慮的因素也多。安全距離要留夠,要求輸入和輸出隔離的電源,一次側電路和二次側電路要求耐壓1500-2000VAC,在PCB上至少要留夠3MM的距離。如果是金屬外殼的燈具,則整個電源的布板還要考慮高壓部分和外殼的安全距離。如果沒有空間保證安全距離情況下就要利用其他措施保證絕緣,比如在PCB上打孔,加絕緣紙,灌封絕緣膠等。另外布板還要考慮熱量均衡,發熱元件要均勻分佈,不能集中放置,避免局部溫度升高。電解電容遠離熱源,減緩老化,延長使用壽命。

e,認證問題。目前國內還沒有針對LED燈具的標準,國家相關部門正在研究制訂,國內銷售的燈具認證是參照照明燈具的標準,外銷的是做CE或UL等認證,還有些參照國外的LED燈具標準來做。所以針對這種情況,開關電源的設計要同時滿足以上的這些標準是比較困難的,我們只能針對不同的要求滿足不同的認證。

4、使用參數。

外購電源在選擇上主要看恒流和恒流的電壓範圍。恒流值選擇為LED的標準電流偏下。電壓範圍的選擇要適中,儘量不要選擇較大範圍,避免功率的浪費。
 

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