【转帖】如何解决LED驱动电源的易损坏问题

2018-4-2 17:40:51 7433 驱动电源

0 什么是LED驱动电源 LED驱动电源把电源供应转换为特定的电压电流以驱动LED发光的电压转换器，通常情况下：LED驱动电源的输入包括高压工频交流（即市电）、低压直流、高压直流、低压高频交流（如电子变压器的输出）等。而LED驱动电源的输出则大多数为可随LED正向压降值变化而改变电压的恒定电流源。LED电源核心元件包括开关控制器、电感器、开关元器件（MOSfet）、反馈电阻、输入滤波器件、输出滤波器件等等。根据不同场合要求、还要有输入过压保护电路、输入欠压保护电路，LED开路保护、过流保护等电路。 LED驱动电源的特点（1）高可靠性特别像LED路灯的驱动电源，装在高空，维修不方便，维修的花费也大。（2）高效率 LED是节能产品，驱动电源的效率要高。对于电源安装在灯具内的结散热非常重要。电源的效率高，它的耗损功率小，在灯具内发热量就小，也就降低了灯具的温升。对延缓LED的光衰有利。（3）高功率因素功率因素是电网对负载的要求。一般70瓦以下的用电器，没有强制性指标。虽然功率不大的单个用电器功率因素低一点对电网的影响不大，但晚上使用照明量大，同类负载太集中，会对电网产生较严重的污染。对于30瓦~40瓦的LED驱动电源，据说不久的将来，也许会对功率因素方面有一定的指标要求。（4）驱动方式现在通行的有两种：其一是一个恒压源供多个恒流源，每个恒流源单独给每路LED供电。这种方式，组合灵活，一路LED故障，不影响其他LED的工作，但成本会略高一点。另一种是直接恒流供电也就是“中科慧宝”改采用的驱动方式，LED串联或并联运行。它的优点是成本低一点，但灵活性差，还要解决某个LED故障，不影响其他LED运行的问题。这两种形式，在一段时间内并存。多路恒流输出供电方式，在成本和性能方面会较好。也许是以后的主流方向。（5）浪涌保护 LED抗浪涌的能力是比较差的，特别是抗反向电压能力。加强这方面的保护也很重要。有些LED灯装在户外，如LED路灯。由于电网负载的启甩和雷击的感应，从电网系统会侵入各种浪涌，有些浪涌会导致LED的损坏。因此分析“中科慧宝”的驱动电源在浪涌保护方面应该有一定的欠缺，而至于电源及灯具频繁更换，LED驱动电源要有抑制浪涌的侵入，保护LED不被损坏的能力。（6）保护功能电源除了常规的保护功能外，最好在恒流输出中增加LED温度负反馈，防止LED温度过高；要符合安规和电磁兼容的要求。 LED驱动电源的分类（1）恒流式恒流驱动电路输出的电流是恒定的，而输出的直流电压却随着负载阻值的大小不同在一定范围内变化，负载阻值小，输出电压就低，负载阻值越大，输出电压也就越高；恒流电路不怕负载短路，但严禁负载完全开路；恒流驱动电路驱动LED是较为理想的，但相对而言价格较高；应注意所使用最大承受电流及电压值，它限制了LED的使用数量。（2）稳压式当稳压电路中的各项参数确定以后，输出的电压是固定的，而输出的电流却随着负载的增减而变化；稳压电路不怕负载开路，但严禁负载完全短路；以稳压驱动电路驱动LED，每串需要加上合适的电阻方可使每串LED显示亮度平均；亮度会受整流而来的电压变化影响。确定LED驱动电源质量的七大原则 1、放弃4路以上输出，发展单路或两路输出，放弃大电流和超大电流，发展小电流。输出路数越多越复杂，不同出路之间的电流干扰解决起来成本很高，如不解决则故障率较高。另外输出路数越多则总输出电流也就越大，而电流是发热的主要原因，电压本身不直接导致发热，简单来说发热量与电流的平方成正比，也就是说电流增加到原来的2倍的话，发热量将增加到原来的4倍，电流增加到原来3倍，发热量将增加到原来9倍。综上所述，单路或两路输出的LED灯电源故障率会降低很多。 2、智能控制是LED灯具的优势之一，而电源是智能控制的关键。智能控制在LED路灯和LED隧道灯照明应用上条件最成熟效果最明显，智能控制能在不同时间段、根据道路车流密度来实现灯具功率的无级控制，既满足应用要求，又实现巨大的节能效果，可以为公路主管单位节省大量经费。在隧道照明上的应用不但可以节能，还可以按照隧道外的亮度情况自动调节隧道出入口亮度，给司机提供一个视觉过度阶段，以保证驾驶安全。 3、放弃大功率、超大功率，选择较高稳定性的中小功率电源。因为功率越大，发热量越大，里面的零部件也越紧凑，不利于散热，而温度正是电源发生故障的罪魁祸首。再者，小功率电源相对来说发展的较为成熟，稳定性和成本方面都有优势。其实很多大功率电源方案都没有经过时间验证及实践证明，都是匆匆上马的项目，都是实验性的产品，因此故障层出不穷。相比之下中小功率电源因发展较早，技术方案要成熟的多。 4、散热和防护是电源故障的主要外部因素。不仅电源本身会发热，灯具也会发热，这两种热源如何合理的散发出去是灯具设计工程师必须考虑的问题，一定要防止热量的过度集中，形成热岛效应，影响电源寿命。采用分离式电源方案是一个好的选择。 5、维护的可行性。电源的故障问题不可能完全避免，成都朝月光电提出了维护简便性原则。只有把电源的更换做的跟常规照明的光源的更换那么简便时，才能是用户用的开心，即便是电源坏了，心情也不会太差，而用户的心情好坏决定着LED灯厂家的命运。 6、防护性能。防护问题也很重要，水分的渗透可能引起电源的短路，外壳上的沙尘会影响电源的散热，暴晒则容易引起高温和电线及其他元器件的老化，从实际使用中的经验来看，旋转接线插头的故障率较高，多数为漏水造成故障。 7、模块化设计。模块化设计已经成为当今的潮流，必须在模块电源一体化上想办法，如果电源能用插拔的方式解决维护问题，一定会受到用户的欢迎，同时还需建立接口标准化，让不同厂家的LED灯电源能够通用。 LED驱动电源常见问题 1、LED驱动电路直接影响LED寿命咱们所说的LED驱动包括数码驱动和类推驱动两类，数码驱动指数字电路驱动，包括数字调光操控，RGB全彩变幻等。类推驱动指类推电路驱动，包括AC恒流开关电源，DC恒流操控电路。驱动电路由电子元件组成，包括半导体元件，电阻，电容，电感等，这些元件都有运用寿数，任何一个器材失效都会致使整个电路的失效或许有些功用失效。 LED的运用寿数是5-10万小时，按5万小时算，接连点亮，有近6年的寿数。开关电源的寿数是很难到达6年的，市面上出售的开关电源质保期通常是2-3年，到达6年质保的电源是军品级别的，价钱是通常电源的4-6倍，通常的灯具厂是很难承受的。所以LED灯具的毛病多为驱动电路毛病。 2、LED驱动电源散热难题 LED为冷光源，作业结温不能超过限值，描绘时还要留必定余量。整个灯具的描绘要思考外形漂亮，装置便利，配光，散热等许多方面难题，要在许多要素中寻求平衡点，这样全体的灯具才是最棒的.LED灯具的开展时刻不长，能够学习的经历不多，许多描绘都是不断完善的。有些LED灯具厂家所用电源为外协或许外购，灯具描绘师对电源知道不多，给LED的散热空间较大，给电源的散热空间较小。通常是描绘好灯具后再找适宜的电源来配套，这样就给电源的配套带来必定的难度。常常碰到因灯具内部空间较小或许内部温度较高，并且本钱操控较低，无法配到适宜电源。有些LED灯具厂有电源研制才干，在开端描绘灯具前期进行评价，电源的描绘同步进行，就能处理以上难题。在描绘中要归纳思考LED的散热和电源的散热，全体操控灯具的温升，这样才干描绘出较好的灯具。 3、LED驱动电源描绘中的难题 a、功率描绘。尽管LED光效高，可是还有80-85%的热能损耗，致使灯具内部有20-30度的温升，若是室温25度状况，灯具内部就有45-55度，电源长时刻在高温环境下作业，要确保寿命就必须加大功率余量，通常留到1.5-2倍的余量。 b、元件选型。灯具内部温度45-55度状况下，电源内部温升还有20度左右，则元件邻近的温度要到达65-75度。有些元件在高温状况参数会飘移，还有些寿命会缩短，所以器材要挑选能在较高温度长时刻运用的，特别注意电解电容和导线。 c、电功能描绘。开关电源对准LED的参数描绘，主要是恒流参数，电流的巨细决议LED的亮度，若是批量电流差错较大，则整批灯的亮度不均匀。并且温度的改变也能致使电源输出电流偏移。 e、认证难题。目前国内还没有对准LED灯具的规范，国家相关部分正在研讨制定，国内出售的灯具认证是参照照明灯具的规范，外销的是做CE或UL等认证，还有些参照国外的LED灯具规范来做。所以对准这种状况，开关电源的描绘要一起满意以上的这些规范是比拟艰难的，咱们只能对准不一样的需求满意不一样的认证。 4、LED驱动电源运用参数。外购驱动电源在挑选上主要看恒流和恒流的电压规模。恒流值挑选为LED的规范电流偏下。电压规模的挑选要适中，尽量不要挑选较大规模，防止功率的糟蹋。 LED驱动电源的保护方法 1、保护LED驱动电源中采用保险丝（管）由于保险丝是一次性的，且反应速度慢，效果差、使用麻烦，所以保险丝不适宜用于LED灯成品中，因为LED灯现在主要是在城市的光彩工程和亮化工程。它要求LED保护电路要很苛刻：在超出正常使用电流时能立即启动保护，让LED的供电通路就被断开，使LED和电源都能得到保护，在整个灯正常后又能够自动恢复供电，不影响LED工作。电路不能太复杂体积不能太大，成本还要低。所以采用保险丝的方式实现起来很困难。 2、LED驱动电源使用瞬态电压抑制二级体瞬态电压抑制二级体是一种二极体形式的高效能保护器件。当它的两极受到反向瞬态高能量冲击时，能以10的负12次方秒极短时间的速度，使自己两极间的高阻立即降低为低阻，吸收高达数千瓦的浪涌功率，把两极间的电压钳位元在一个预定的电压值，有效的保护了电子线路中的精密元器件。瞬态电压抑制二极体具有回应时间快、瞬态功率大、漏电流低、击穿电压偏差一致性好、钳位元电压较易控制、无损坏极限、体积小等优点。但是在实际使用中发现要寻找满足要求电压值的TVS器件很不容易。 LED光珠的损坏主要是因为电流过大使芯片内部过热造成的。 TVS只能探测过电压不能探测过电流。要选择合适的电压保护点很难掌握，这种器件就无法生产也就很难在实际中使用。 3、LED驱动电源选择自恢复保险丝自恢复保险丝又称为高分子聚合物正温度热敏电阻PTC，是由聚合物与导电粒子等构成。当正常工作电流通过（或元件处于正常环境温度）时，PTC自恢复保险丝呈低阻状态；当电路中有异常过电流通过（或环境温度升高）时，大电流（或环境温度升高）所产生的热量使聚合物迅速膨胀，也就切断了导电粒子所构成的导电通路，PTC自恢复保险丝呈高阻状态；在正常工作状态自恢复保险管的发热很小，在异常工作状态它的发热很高阻值就很大，也就限制了通过它的电流，从而起到了保护LED驱动电源的作用。如何解决LED驱动电源的易损坏问题为解决LED驱动电源故障率高、维护难等问题，通过对LED发光原理及电源需求分析，结合目前实际应用情况，我们尝试在LED道路照明中采用低压直流供电模式。通过直流供电不仅降低LED驱动电源故障率，还可降低道路照明的安全风险，并为未来电动汽车充电提供便利。随着发光二极管（LED）技术的不断发展，LED照明从室内逐步向室外拓展。LED在道路照明领域推广缓慢其原因是道路照明功率大、运行环境恶劣等。大功率LED路灯经过一段时间的跟踪检测，部分LED灯具陆续出现故障。通过对故障的分析，我们发现LED驱动电源损坏所占比例高达90%。虽然LED路灯理论使用寿命长达5万小时（13.7年），但其驱动电路的寿命较短，约为1.2万小时（3年）。驱动电源成为制约LED路灯使用寿命的短板。同时由于LED驱动电源需与LED颗粒相匹配，缺乏统一标准，各供应商生产的驱动电源输出接口不统一，质量良莠不齐，给LED路灯维修带来不便，且更换驱动电源的费用较高。 LED驱动电源被纳入国家3C强制认证范畴。电源问题已成为影响到LED灯具的推广应用的重要因素。只有解决LED电源问题，才能打开LED灯具在道路照明中的应用。一、LED颗粒对电源的要求为解决LED电源问题，我们需要了解LED颗粒的基本工作原理及其对电源的供电需求。目前道路照明中使用的LED灯具为整体发光结构，包含LED光源及电源两部分。LED光源是由一定数量的大功率LED颗粒混联（先串后并）成一个整体发光芯片。单个LED其实就是一个二极管，当在二极管两端施加一定的正向电压激发P-N结传导电流，LED就能发出光。单颗LED的标称电压为3.4V±0.2V（实际工作电压约2.8～3.8V）。工作电流与功率和亮度相关，不同功率的LED，电流不同。通常来讲，功率越大电流越高则发出的光越多。道路照明中使用的大功率1W LED颗粒的标称电流为350mA。通过对实际应用的LED灯具的结构分析，我们可以清楚看到LED灯具是由一定数量的LED颗粒串联后得到一个工作电压为40.8V±2.4V的LED串，再将这些LED串进行并联得到一个工作电流为3.5A的LED灯具。计算损耗，该灯具对电源的需求为48V/3.5A。二、LED驱动电源现有的路灯供电线路为220V交流电，必须进行降压、整流、稳流三个步骤方可为LED灯具提供稳定的低压直流电源。先将220V交流电降压成48V低压的交流电，然后将低压的交流电经桥式整流变换成低压的直流电，较后再通过高效率的开关稳压器变换成恒流源，为LED颗粒提供恒定的电流。为降低芯片故障率，多数厂家选择少串多并的组合方式，现有LED灯具电压需求多为48V，每个LED灯具对电源的电压和电流要求可能略有不同，在实际应用中应根据整灯的电压和电流选择合适的驱动电源。三、电源故障分析由于LED颗粒与电源共同分布在灯具狭小的空间内，为达到防潮防水要求，必须将电源进行密封，但也带来散热困难的问题。在夏季LED光源的温度可以达到70多度。LED电源在这种高温环境下工作，寿命大幅下降。同时由于整体密封，损坏的零件无法现场更换，只能整体替换，不仅维修困难而且费用高。这也是使用单位对LED路灯应用热情不高的原因之一。四、直流供电模式既然分散在各个路灯灯具内的驱动电源散热问题无法解决，为何不能将分散的驱动电源从灯具转移到地面，集中到地面的变压器或开关箱内统一处理。集中在地面的直流变压器不仅转换效率高，而且温度可控，同时也便于维修。LED路灯一旦实现低压直流供电模式也会给路灯用电安全提供保障，更可为未来电动汽车充电提供条件。五、技术途径对现有LED路灯可较大限度利用现有设备。在原有的变压器末端（或开关箱处）增加变压、整流设备，通过变压、整流、滤波输出48V低压直流电，通过原有电缆（例4&mes;25mm2 1&mes;16mm2）向LED路灯供电。对于新、改建LED路灯可以进一步优化配电控制线路的设计。利用大功率整流器对220V／380V交流电集中整流得到标准的直流电源，为LED路灯直接提供低压直流电。因此，传统的LED路灯的驱动电源可以去掉，可由路灯配电控制直接提供直流电源，LED路灯的结构设计可以更加简化，可靠性也相应增加。六、直流供电的优势 1、解决目前LED路灯灯具驱动电源使用寿命较短问题； 2、提高LED灯具整灯光效效率（目前国内及欧美国家均将含有光源和电源，把整灯光效作为LED灯具的节能检测指标），同时集中降压整流，降低系统能耗； 3、降低路灯设施运行中的安全风险（在我国50V以下交流电为安全电压，直流电压在实际使用中安全性高于交流电）； 4、LED路灯的驱动电源去掉，大大减少了故障点，不仅维修方便而且造价大幅降低； 5、道路两侧的路灯直流电源可以实现对电动汽车、电瓶车充电提供便利。 0
2018-4-2 17:40:51　　评论淘帖0 举报相关推荐 • 如何解决LED驱动电源的易损坏问题 6223 • 如何解决LED驱动电源的易损坏问题 3073 • 确定LED驱动电源质量的七大原则_如何解决LED驱动电源的易损坏问题 34461 • LED驱动电源易损坏怎么办 2942 • LED颗粒对电源的要求与LED驱动电源易损坏的解决方法 6 • 【转帖】LED驱动电源类别及性能 2306 • USB 接口易损坏 0 • 如何解决LED驱动电源设计问题 3088 • LED驱动电源芯片PT4103易损坏是什么情况 6779 • 开关电源易损坏元件和故障现象汇总 33858 1 个讨论

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