解析LED照明的驅動電源的問題

為了節(jié)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(shù)字驅動和模擬驅動兩類，數(shù)字驅動指數(shù)字電路驅動，包括數(shù)字調(diào)光控制，RGB全彩變幻等。模擬驅動指模擬電路驅動，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(xù)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(zhì)保期一般是2-3年，達到6年質(zhì)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，設計時還要留一定余量。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(fā)展時間不長，可以借鑒的經(jīng)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(xié)或者外購，燈具設計師對電源了解不多，給LED的散熱空間較大，給電源的散熱空間較小。一般是設計好燈具后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(jīng)常碰到因燈具內(nèi)部空間較小或者內(nèi)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(fā)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(nèi)部有20-30度的溫升，如果室溫25度情況，燈具內(nèi)部就有45-55度，電源長時間在高溫環(huán)境下工作，要保證壽命就必須加大功率余量，一般留到1.5-2倍的余量。 　　b，元件選型。燈具內(nèi)部溫度45-55度情況下，電源內(nèi)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(shù)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(shù)設計，主要是恒流參數(shù)，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(nèi)，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范圍要包含LED的電壓范圍。多個LED串連使用時候，最小壓降乘以串連數(shù)量為下限電壓，最大壓降乘以串連數(shù)量為上限電壓，電源的恒流電壓范圍要比這個范圍稍寬些，一般上下限各留1-2V余量。 　　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(fā)熱元件要均勻分布，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(nèi)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(nèi)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、電源應用中的問題 　　5、使用參數(shù)。 　　外購電源在選擇上主要看恒流和恒流的電壓范圍。恒流值選擇為LED的標準電流偏下。電壓范圍的選擇要適中，盡量不要選擇較大范圍，避免功率的浪費。