設計必備:通透LED驅動電源設計中的問題
發布時間:2014-08-07 責任編輯:sherryyu
【導讀】LED驅動電源的質量好壞將會直接影響LED的壽命,因此如何做好一個LED驅動電源是LED電源設計者的重中之重。本文將介紹一些LED驅動電源存在的問題,希望對設計工程師有益。
在當前生活中,為了節能省電,LED得到了很大的推廣,但LED都需要有個電源驅動,其好壞會直接影響LED的壽命,因此如何做好一個LED驅動電源是LED電源設計者的重中之重。本文介紹了一些LED驅動電源的問題,希望能夠對工程師提供一點幫助。
1、驅動電路直接影響LED壽命
我們所說的LED驅動包括數字驅動和模擬驅動兩類,數字驅動指數字電路驅動,包括數字調光控製,RGB全彩變幻等。模擬驅動指模擬電路驅動,包括AC恒流開關電源,DC恒(heng)流(liu)控(kong)製(zhi)電(dian)路(lu)。驅(qu)動(dong)電(dian)路(lu)由(you)電(dian)子(zi)元(yuan)件(jian)組(zu)成(cheng),包(bao)括(kuo)半(ban)導(dao)體(ti)元(yuan)件(jian),電(dian)阻(zu),電(dian)容(rong),電(dian)感(gan)等(deng),這(zhe)些(xie)元(yuan)件(jian)都(dou)有(you)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming),任(ren)何(he)一(yi)個(ge)器(qi)件(jian)失(shi)效(xiao)都(dou)會(hui)導(dao)致(zhi)整(zheng)個(ge)電(dian)路(lu)的(de)失(shi)效(xiao)或(huo)者(zhe)部(bu)分(fen)功(gong)能(neng)失(shi)效(xiao)。 LED的使用壽命是5-10萬小時,按5萬小時算,連續點亮,有近6年的壽命。開關電源的壽命是很難達到6年的,市麵上**的開關電源質保期一般是2-3年,達到6年質保的電源是軍品級別的,價格是普通電源的4-6倍,一般的燈具廠是很難接受的。所以LED燈具的故障多為驅動電路故障。
2、 散熱問題
LED為wei冷leng光guang源yuan,工gong作zuo結jie溫wen不bu能neng超chao過guo限xian值zhi,設she計ji時shi還hai要yao留liu一yi定ding餘yu量liang。整zheng個ge燈deng具ju的de設she計ji要yao考kao慮lv外wai形xing美mei觀guan,安an裝zhuang方fang便bian,配pei光guang,散san熱re等deng很hen多duo方fang麵mian問wen題ti,要yao在zai眾zhong多duo因yin素su中zhong尋xun求qiu平ping衡heng點dian,這zhe樣yang整zheng體ti的de燈deng具ju才cai是shi最zui好hao的de.LED燈具的發展時間不長,可以借鑒的經驗不多,很多設計都是不斷完善的。有些LED燈具廠家所用電源為外協或者外購,燈具設計師對電源了解不多,給LED的de散san熱re空kong間jian較jiao大da,給gei電dian源yuan的de散san熱re空kong間jian較jiao小xiao。一yi般ban是shi設she計ji好hao燈deng具ju後hou再zai找zhao合he適shi的de電dian源yuan來lai配pei套tao,這zhe樣yang就jiu給gei電dian源yuan的de配pei套tao帶dai來lai一yi定ding的de難nan度du。經jing常chang碰peng到dao因yin燈deng具ju內nei部bu空kong間jian較jiao小xiao或huo者zhe內nei部bu溫wen度du較jiao高gao,而er且qie成cheng本ben控kong製zhi較jiao低di,無wu法fa配pei到dao合he適shi電dian源yuan。有you些xieLED燈具廠有電源研發能力,在開始設計燈具初期進行評估,電源的設計同步進行,就能解決以上問題。在設計中要綜合考慮LED的散熱和電源的散熱,整體控製燈具的溫升,這樣才能設計出較好的燈具。
3、電源設計中的問題
a、功率設計。
雖然LED光效高,但是還有80-85%的熱能損耗,致使燈具內部有20-30度的溫升,如果室溫25度情況,燈具內部就有45-55度,電源長時間在高溫環境下工作,要保證壽命就必須加大功率餘量,一般留到1.5-2倍的餘量。
雖然LED光效高,但是還有80-85%的熱能損耗,致使燈具內部有20-30度的溫升,如果室溫25度情況,燈具內部就有45-55度,電源長時間在高溫環境下工作,要保證壽命就必須加大功率餘量,一般留到1.5-2倍的餘量。
b、元件選型。
燈具內部溫度45-55度情況下,電源內部溫升還有20度左右,則元件附近的溫度要達到65-75度。有些元件在高溫情況參數會飄移,還有些壽命會縮短,所以器件要選擇能在較高溫度長時間使用的,特別注意電解電容和導線。
燈具內部溫度45-55度情況下,電源內部溫升還有20度左右,則元件附近的溫度要達到65-75度。有些元件在高溫情況參數會飄移,還有些壽命會縮短,所以器件要選擇能在較高溫度長時間使用的,特別注意電解電容和導線。
c、電性能設計。
開關電源針對LED的參數設計,主要是恒流參數,電流的大小決定LED的亮度,如果批量電流誤差較大,則整批燈的亮度不均勻。而且溫度的變化也能致使電源輸出電流偏移。一般是批量誤差控製在+/-5%以內,才能保證燈的亮度一致.LED的正向壓降有偏差,電源設計的恒流電壓範圍要包含LED的電壓範圍。多個LED串chuan連lian使shi用yong時shi候hou,最zui小xiao壓ya降jiang乘cheng以yi串chuan連lian數shu量liang為wei下xia限xian電dian壓ya,最zui大da壓ya降jiang乘cheng以yi串chuan連lian數shu量liang為wei上shang限xian電dian壓ya,電dian源yuan的de恒heng流liu電dian壓ya範fan圍wei要yao比bi這zhe個ge範fan圍wei稍shao寬kuan些xie,一yi般ban上shang下xia限xian各ge留liu1-2V餘量。
開關電源針對LED的參數設計,主要是恒流參數,電流的大小決定LED的亮度,如果批量電流誤差較大,則整批燈的亮度不均勻。而且溫度的變化也能致使電源輸出電流偏移。一般是批量誤差控製在+/-5%以內,才能保證燈的亮度一致.LED的正向壓降有偏差,電源設計的恒流電壓範圍要包含LED的電壓範圍。多個LED串chuan連lian使shi用yong時shi候hou,最zui小xiao壓ya降jiang乘cheng以yi串chuan連lian數shu量liang為wei下xia限xian電dian壓ya,最zui大da壓ya降jiang乘cheng以yi串chuan連lian數shu量liang為wei上shang限xian電dian壓ya,電dian源yuan的de恒heng流liu電dian壓ya範fan圍wei要yao比bi這zhe個ge範fan圍wei稍shao寬kuan些xie,一yi般ban上shang下xia限xian各ge留liu1-2V餘量。
d、PCB布板設計.
LED燈具留給電源的尺寸較小(除非是電源外置的),所以在PCB設計上要求較高,要考慮的因素也多。安全距離要留夠,要求輸入和輸出隔離的電源,一次側電路和二次側電路要求耐壓1500-2000VAC,在PCB上至少要留夠3MM的de距ju離li。如ru果guo是shi金jin屬shu外wai殼ke的de燈deng具ju,則ze整zheng個ge電dian源yuan的de布bu板ban還hai要yao考kao慮lv高gao壓ya部bu分fen和he外wai殼ke的de安an全quan距ju離li。如ru果guo沒mei有you空kong間jian保bao證zheng安an全quan距ju離li情qing況kuang下xia就jiu要yao利li用yong其qi他ta措cuo施shi保bao證zheng絕jue緣yuan,比bi如ru在zaiPCBshangdakong,jiajueyuanzhi,guanfengjueyuanjiaodeng。lingwaibubanhaiyaokaolvreliangjunheng,fareyuanjianyaojunyunfenbu,bunengjizhongfangzhi,bimianjubuwendushenggao。dianjiedianrongyuanlireyuan,jianhuanlaohua,yanchangshiyongshouming。
LED燈具留給電源的尺寸較小(除非是電源外置的),所以在PCB設計上要求較高,要考慮的因素也多。安全距離要留夠,要求輸入和輸出隔離的電源,一次側電路和二次側電路要求耐壓1500-2000VAC,在PCB上至少要留夠3MM的de距ju離li。如ru果guo是shi金jin屬shu外wai殼ke的de燈deng具ju,則ze整zheng個ge電dian源yuan的de布bu板ban還hai要yao考kao慮lv高gao壓ya部bu分fen和he外wai殼ke的de安an全quan距ju離li。如ru果guo沒mei有you空kong間jian保bao證zheng安an全quan距ju離li情qing況kuang下xia就jiu要yao利li用yong其qi他ta措cuo施shi保bao證zheng絕jue緣yuan,比bi如ru在zaiPCBshangdakong,jiajueyuanzhi,guanfengjueyuanjiaodeng。lingwaibubanhaiyaokaolvreliangjunheng,fareyuanjianyaojunyunfenbu,bunengjizhongfangzhi,bimianjubuwendushenggao。dianjiedianrongyuanlireyuan,jianhuanlaohua,yanchangshiyongshouming。
e、認證問題。
目前國內還沒有針對LED燈具的標準,國家相關部門正在研究製訂,國內銷售的燈具認證是參照照明燈具的標準,外銷的是做CE或UL等認證,還有些參照國外的LEDdengjubiaozhunlaizuo。suoyizhenduizhezhongqingkuang,kaiguandianyuandeshejiyaotongshimanzuyishangdezhexiebiaozhunshibijiaokunnande,womenzhinengzhenduibutongdeyaoqiumanzubutongderenzheng。
目前國內還沒有針對LED燈具的標準,國家相關部門正在研究製訂,國內銷售的燈具認證是參照照明燈具的標準,外銷的是做CE或UL等認證,還有些參照國外的LEDdengjubiaozhunlaizuo。suoyizhenduizhezhongqingkuang,kaiguandianyuandeshejiyaotongshimanzuyishangdezhexiebiaozhunshibijiaokunnande,womenzhinengzhenduibutongdeyaoqiumanzubutongderenzheng。
4、使用參數。
外購電源在選擇上主要看恒流和恒流的電壓範圍。恒流值選擇為LED的標準電流偏下。電壓範圍的選擇要適中,盡量不要選擇較大範圍,避免功率的浪費.
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