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如何解決LED驅動電源的易損壞問題?

作者:索源科技來源:http://www.razafin.com 日期:2019-08-23

爲解決LED驅動電源故障率高、維護難等問題,通過對LED發光原理及電源需求分析,結合目前實際應用情況,我們嘗試在LED道路照明中采用低壓直流供電模式。通過直流供電不僅降低LED驅動電源故障率,還可降低道路照明的安全風險,並爲未來電動汽車充電提供便利。
  隨著發光二極管(LED)技術的不斷發展,LED照明從室內逐步向室外拓展。LED在道路照明領域推廣緩慢其原因是道路照明功率大、運行環境惡劣等。大功率LED路燈經過一段時間的跟蹤檢測,部分LED燈具陸續出現故障。通過對故障的分析,我們發現LED驅動電源損壞所占比例高達90%。雖然LED路燈理論使用壽命長達5萬小時(13.7年),但其驅動電路的壽命較短,約爲1.2萬小時(3年)。驅動電源成爲制約LED路燈使用壽命的短板。同時由于LED驅動電源需與LED顆粒相匹配,缺乏統一標准,各供應商生産的驅動電源輸出接口不統一,質量良莠不齊,給LED路燈維修帶來不便,且更換驅動電源的費用較高。

LED驅動電源
  LED驅動電源被納入國家3C強制認證範疇。電源問題已成爲影響到LED燈具的推廣應用的重要因素。只有解決LED電源問題,才能打開LED燈具在道路照明中的應用。
  一、LED顆粒對電源的要求
  爲解決LED電源問題,我們需要了解LED顆粒的基本工作原理及其對電源的供電需求。
  目前道路照明中使用的LED燈具爲整體發光結構,包含LED光源及電源兩部分。LED光源是由一定數量的大功率LED顆粒混聯(先串後並)成一個整體發光芯片。單個LED其實就是一個二極管,當在二極管兩端施加一定的正向電壓激發P-N結傳導電流,LED就能發出光。單顆LED的標稱電壓爲3.4V±0.2V(實際工作電壓約2.8~3.8V)。工作電流與功率和亮度相關,不同功率的LED,電流不同。通常來講,功率越大電流越高則發出的光越多。道路照明中使用的大功率1W LED顆粒的標稱電流爲350mA。
  通過對實際應用的LED燈具的結構分析,我們可以清楚看到LED燈具是由一定數量的LED顆粒串聯後得到一個工作電壓爲40.8V±2.4V的LED串,再將這些LED串進行並聯得到一個工作電流爲3.5A的LED燈具。計算損耗,該燈具對電源的需求爲48V/3.5A。
  二、LED驅動電源
  現有的路燈供電線路爲220V交流電,必須進行降壓、整流、穩流三個步驟方可爲LED燈具提供穩定的低壓直流電源。先將220V交流電降壓成48V低壓的交流電,然後將低壓的交流電經橋式整流變換成低壓的直流電,較後再通過高效率的開關穩壓器變換成恒流源,爲LED顆粒提供恒定的電流。
  爲降低芯片故障率,多數廠家選擇少串多並的組合方式,現有LED燈具電壓需求多爲48V,每個LED燈具對電源的電壓和電流要求可能略有不同,在實際應用中應根據整燈的電壓和電流選擇合適的驅動電源。
  三、電源故障分析
  由于LED顆粒與電源共同分布在燈具狹小的空間內,爲達到防潮防水要求,必須將電源進行密封,但也帶來散熱困難的問題。在夏季LED光源的溫度可以達到70多度。LED電源在這種高溫環境下工作,壽命大幅下降。同時由于整體密封,損壞的零件無法現場更換,只能整體替換,不僅維修困難而且費用高。這也是使用單位對LED路燈應用熱情不高的原因之一。
四、直流供電模式
  既然分散在各個路燈燈具內的驅動電源散熱問題無法解決,爲何不能將分散的驅動電源從燈具轉移到地面,集中到地面的變壓器或開關箱內統一處理。集中在地面的直流變壓器不僅轉換效率高,而且溫度可控,同時也便于維修。LED路燈一旦實現低壓直流供電模式也會給路燈用電安全提供保障,更可爲未來電動汽車充電提供條件。
  五、技術途徑
  對現有LED路燈可較大限度利用現有設備。在原有的變壓器末端(或開關箱處)增加變壓、整流設備,通過變壓、整流、濾波輸出48V低壓直流電,通過原有電纜(例4&TImes;25mm² 1&TImes;16mm²)向LED路燈供電。
  對于新、改建LED路燈可以進一步優化配電控制線路的設計。利用大功率整流器對220V/380V交流電集中整流得到標准的直流電源,爲LED路燈直接提供低壓直流電。因此,傳統的LED路燈的驅動電源可以去掉,可由路燈配電控制直接提供直流電源,LED路燈的結構設計可以更加簡化,可靠性也相應增加。
  六、直流供電的優勢
  1、解決目前LED路燈燈具驅動電源使用壽命較短問題;
  2、提高LED燈具整燈光效效率(目前國內及歐美國家均將含有光源和電源,把整燈光效作爲LED燈具的節能檢測指標),同時集中降壓整流,降低系統能耗;
  3、降低路燈設施運行中的安全風險(在我國50V以下交流電爲安全電壓,直流電壓在實際使用中安全性高于交流電);
  4、LED路燈的驅動電源去掉,大大減少了故障點,不僅維修方便而且造價大幅降低;
  5、道路兩側的路燈直流電源可以實現對電動汽車、電瓶車充電提供便利。

所屬類別: 行業新聞

該資訊的關鍵詞爲:LED驅動電源 

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