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[導讀]本文主要講解LED驅(qū)動電源設(shè)計中存在的不足,便于相關(guān)人員的改進。

LED驅(qū)動電源的使用壽命長短是一個很重要的考量因素,如何設(shè)計一個好的LED驅(qū)動電源,對于設(shè)計中有一定的要求,本文介紹了一些設(shè)計中的不足,希望對設(shè)計工程師有益。

LED驅(qū)動電源

1、驅(qū)動電路直接影響LED壽命

我們所說的LED驅(qū)動包括數(shù)字驅(qū)動和模擬驅(qū)動兩類,數(shù)字驅(qū)動指數(shù)字電路驅(qū)動,包括數(shù)字調(diào)光控制,RGB全彩變幻等。模擬驅(qū)動指模擬電路驅(qū)動,包括AC恒流開關(guān)電源,DC恒流控制電路。驅(qū)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(guān)電源的壽命是很難達到6年的,市面上的開關(guān)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(qū)動電路故障。

2、 散熱問題

LED為冷光源,工作結(jié)溫不能超過限值,設(shè)計時還要留一定余量。整個燈具的設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)計燈具初期進行評估,電源的設(shè)計同步進行,就能解決以上問題。在設(shè)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(shè)計出較好的燈具。

3、電源設(shè)計中的問題

a、功率設(shè)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(shè)計。開關(guān)電源針對LED的參數(shù)設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(cè)電路和二次側(cè)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(guān)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(guān)電源的設(shè)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(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。

驅(qū)動電路是直接影響了使用壽命,設(shè)計師在設(shè)計時一定要嚴謹,在保持美觀的同時也要保證質(zhì)量。

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