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市场竞争日趋激烈 LED驱动电源安全设计重要性凸显

2015-12-10 01:01
Hsiao Chen
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  电源安全设计可保护LED元件避免驱动问题受损

  在一般LED驱动电源设计中,常见的保护元件有保险丝、压敏电阻、与压敏电阻器搭配组合的防雷突波保护器与瞬态电压抑制器(TransientVoltageSuppressors;TVS)等保护元件,而在驱动电路透过保护设计,LED发光元件毕竟是半导体材料,本身就对电压/电流瞬态反应较敏感,供应电源若出现大幅变动,将导致发光元件被高电流打穿或烧毁,透过保护电路技术可在发生电源瞬态变动时快速断电或是旁路,避免LED发光元件受损。

  相较室内用LED照明灯具,室外用的LED照明应用相关驱动电路的设计要求就明显高更多。因为户外用LED照明灯具,可能是建筑外墙照明、造景设计照明、或是路灯/指示灯具照明应用,常见会采用直接连接市电电网的方式进行驱动。基于户外照明需求,因为照明灯具设置高度更高,照明区块可能设置在广阔的街廓或是公园,灯具的亮度要求会更高。

  一般室内用的LED驱动电源模块,已有内建基本电源防护设计,可提升照明应用使用安全性。

  室外LED照明灯具要求高环境影响更加严峻

  室外照明灯具(隧道、公路、交通讯号灯、停车场和车库等照明环境)不仅单位灯具的亮度超过室内应用的数倍,其驱动电源的功率也会是室内照明的好几倍水平,对于驱动电路的安全设计要求更高,甚至是室外公众区域照明灯具的设置条件,大多属于室外环境,灯具与驱动电路还须受到风吹、日晒、雨淋等环境影响,长时间高温/低温转换也会考验驱动电路电子零件、硬件的耐用度,高功率与恶劣使用环境,都是室外照明使用安全设计必须克服的问题点。

  除了功能性较高的户外照明应用外,另一个户外照明应用领域,即以LED照明进行装饰性、情境气氛营造的设计应用,例如针对装饰性应用的喷泉照明灯、泳池照明灯、花园与雕塑的景观辅助光源,这些灯具使用环境的严苛程度,并不亚于一般户外照明应用LED灯具,以泳池、喷泉的造景灯具,LED灯具必须搭配防水不锈钢桶灯灯体,将LED发光元件、驱动电路包裹在不锈钢桶灯灯座之中,灯具内的散热主要透过灯体发散,线路的安全设计除一般户外灯具要求外,另必须针对可能的池水入侵灯具问题,强化驱动电路的短路安全设计。

  LED灯具能快速普及,主要是照明用的LED元件在功能上持续不断优化,让照明应用功能更接近用户需求,其中LED元件应用COB(Chip On Board)封装技术,可以说是LED灯具应用更趋实用的重要关键。COB封装为将单个、或多颗LED发光晶粒,利用封装技术直接封装于印刷电路板(Printed Circuit Board;PCB)上,COB封装型式跟一般采用表面黏著(Surface Mounted Device;SMD)设计元件加工以支架打件在灯具基板上的设计大不相同,因为COB封装可以直接将LED发光产生的热、透过接触引导至下方基板散出,透过基板加强散热处理,而平面化设置、大量的LED元件也可形成类似传统灯具的面光源照明效果。

  新一代的LED照明灯具,可透过COB技术让新时代的LED灯具达到更接近传统白炽灯、卤素灯或是气体放电灯具才有的照明效果,同时,驱动LED照明灯具,只需要以更低的电力驱动,就能产生这些传统灯具的照明效用,透过COB设计的发光元件模块,不仅散热加强(省掉更多灯具主动散热设计需求),透过多元件封装,也能简化驱动电路的设计复杂度(因为只需要驱动单一元件)。

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