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长寿命户外LED照明驱动电源设计

2019-04-29 15:13
来源: 优特电源

户外照明,尤其是路灯、隧道灯的维修难度大、费用高,因此LED驱动电源对于这些应用不仅需要很高的可靠性和高防护等级,还需要很长的使用寿命,使灯具至少可以运行5年。这篇文章介绍了如何确保LED驱动电源长寿命。

LED驱动器是由半导体、电容、灌封胶、PCB、磁性器件等数百个元件组成的产品,其中电解电容被认为是最薄弱的环节。因此,在计算LED驱动器的寿命时,我们应该找出电容器A、B和C中的寿命最短的那一个。

下面是计算电解电容寿命的公式:

k是由电容的RMS纹波电流和工作电压决定的因子,它可以作为一个值,也可以作为一个函数。

L0是规格书里提供的寿命值。

Ts为电容器的额定壳温,一般为105℃。

Tc是电容器的工作温度。
也许还有其他公式需要计算,但这是最简单的方法来说明寿命和这几个关键因素之间的关系。然后根据理论阐述,我们需要做以下几个关键步骤来做一个长寿命的驱动电源。

1. 选择长寿命电容,确保L0足够好。优特电源选用的是拥有10,000-12,000小时@105℃寿命NCC和Rubycon品牌。选用寿命长、品质高的日本电容,在极冷的环境下也能保持良好的工作性能,即使在-40℃下也能保持良好的工作性能。

2. 效率高,导热性好。当温度降低10℃时,电容的寿命增加2倍。降低整个LED驱动电源的功耗意味着产生的热量更少。假设功率损耗相同,那么把热量通过空气或灯具散发出去就非常重要。大部分的热量是通过灌封胶和外壳传导的,这就是为什么优特LED驱动电源采用了高导热系数胶和厚铝壳。

3. 纹波电流。当人们谈论寿命时,纹波电流总是被忽略,但它在计算中起着关键作用。当我们检查一个电容的规格时,我们看到的寿命是10000小时@105℃与指定的纹波电流。纹波电流越大,电容器本身产生的热量就越多。因此,如果纹波电流较大,电容器内部温度会比外壳温度高得多,寿命也会降低。与竞争对手相比,优特利用更大的电容来实现更低的电流纹波。这也是为什么优特LED驱动电源的寿命在75℃还可以达到100000小时。

在了解如何设计长寿命LED驱动后,我们需要知道如何使用它。这是一个典型的寿命与壳温曲线图,我们从这个图标里可以计算出不同壳温下电源的寿命。

还有一个非常重要的“寿命终结”的定义,通常我们认为10%的故障率就是“寿命终结”。下面是NCC电容手册中关于故障率与时间的曲线。

综上所述,设计长寿命的LED驱动电源并没有那么简单。高质量的元器件和经验丰富的工程师的出色设计是实现这一目标的关键因素。

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