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LED驱动电源的可靠性对LED照明产品极为重要

导读: 随着LED光效的不断增高及成本的降低,LED照明日益成为白炽灯和荧光灯的完美替代品。不过,由于LED照明系统较为复杂;跨越光学、电和热等领域,因此,在进行大规模应用时,常常会出现电源寿命不匹配及可靠性不足等问题,导致LED优势无法发挥

  随着LED光效的不断增高及成本的降低,LED照明日益成为白炽灯和荧光灯的完美替代品。不过,由于LED照明系统较为复杂;跨越光学、电和热等领域,因此,在进行大规模应用时,常常会出现电源寿命不匹配及可靠性不足等问题,导致LED优势无法发挥。简而言之,LED照明(特别是LED路灯)大规模应用的真正瓶颈就在于驱动电源。

  Power Integrations公司(简称PI)LED产品市场经理Andrew Smith表示:“正如早期的紧凑型荧光灯(CFL)技术因初始质量低下而遭遇需求下降一样,LED路灯照明的可靠性也受到了质疑。大量的过早故障迫使各地方当 局和其他客户重新考虑LED的技术方法。待质量问题解决后,LED室外照明的主要优势将会再次推动市场发展。”

  由于LED驱动需和LED芯片及模块协调系统工作,也必需考虑LED模块的光电结构设计,因此LED照明应用对驱动电源的需求各有不同。不过,整体而言,LED照明对于驱动电源的要求不外乎高效率、高可靠性,以及对调光与非调光应用的兼容性等。其中,所谓高可靠性包括与LED光源相匹配的长寿命、宽的电网适应及自我保护性能,以及宽的工作温度适应性(-40度至65度,甚至-55度至85度)。

  尤其是LED路灯主要用于室外环境,要长年经受风吹雨淋、雷鸣电闪的恶劣环境;在中国南方,外界气温部分时间可能高达40℃~50℃;而在寒冷的北方,外界气温部分时间则可能低到-20℃~-30℃。因此LED路灯电源的设计和制造技术就更加要注意质量问题。

  “大部分路灯故障都可归因于电源故障,路灯面临着特殊的设计挑战,大部分挑战在传统电源应用中是不存在的。极高环境温度的严酷条件(导致电路板温度超过100℃),加上电源与负载(LED)的紧密相邻,使得标准的适配器技术根本无法凑效。此外,电信转换器所采用的用来对付高环境温度的高效率方法,在路灯应用中仅部分有效。”Andrew Smith表示:“长寿命、高环境温度电源需要采用特殊的设计技术和拓扑结构,才能使电源在严酷环境下正常工作。路灯制造商经常无法准确确定电源的适用性,错误的技术选择最后会导致系统过早故障。”

  他指出,目前许多用于室外照明的电源都依赖大型铝电解电容,然而对于要在严酷环境中工作的电源的功率转换电路来说,此类电容的效果并不好。PI极具成本效益的技术无需电解电容或其他短寿命元件(如光耦),从而大幅提升外部照明方案的可靠性。

  Andrew Smith强调:“PI的控制IC能帮助电源设计师完成模块化设计,驱动LED并联灯串,以90%以上的效率进行工作,而无需铝电解电容。此外,PI还提供高度集成的、高频率的谐振变换器方案,通过将电源在轻载时的效率提升到92%以上来减轻对电源的应力。”

  高效节能方面,根据美国能源局(DOE)于2009年12月3日针对一体化LED灯项目所发布‘能源之星’规格最终版,规定LED驱动器的功率因子必须优于0.7,而工业应用则要优于0.9。此外,在目前LED产品无全面标准情况下,LED必须满足电气强制标准,特别是EMC的GB17743对应IEC6100,电流谐波THD的GB17625.1-2003对应IEC61000-3-2:2001,这要求电源要有良好的EMC、PFC/THD。

 

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