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LED照明市场智能驱动电源将成发展趋势

2011-11-01 作者:LEDth 来源:新世纪LED网 浏览量: 网友评论: 0

摘要: 对LED灯具业者而言,LED驱动电源的成本及使用寿命至关重要,其中的关键为采用高质量的元器件并控制生产质量,在保证高性能和可靠性的前提下必须尽可能地降低成本。据了解,近来有大量小型公司纷纷进军LED驱动电源市场,市场价格因竞争而不断下滑。

  由于LED照明系统较为复杂;跨越光学、电和热等领域,因此,在进行大规模应用时,常常会出现电源寿命不匹配及可靠性不足等问题,导致LED优势无法发挥。简而言之,LED照明(特别是LED路灯)大规模应用的真正瓶颈就在于驱动电源。

  LED路灯主要用于室外环境,要长年经受风吹雨淋、雷鸣电闪的恶劣环境;在中国南方,外界气温部分时间可能高达40℃~50℃;而在寒冷的北方,外界气温部分时间则可能低到-20℃~-30℃。因此LED路灯电源的设计和制造技术就更加要注意质量问题。

  “大部分路灯故障都可归因于电源故障,路灯面临着特殊的设计挑战,大部分挑战在传统电源应用中是不存在的。极高环境温度的严酷条件(导致电路板温度超过100℃),加上电源与负载(LED)的紧密相邻,使得标准的适配器技术根本无法凑效。此外,电信转换器所采用的用来对付高环境温度的高效率方法,在路灯应用中仅部分有效。”Andrew Smith表示:“长寿命、高环境温度电源需要采用特殊的设计技术和拓扑结构,才能使电源在严酷环境下正常工作。路灯制造商经常无法准确确定电源的适用性,错误的技术选择最后会导致系统过早故障。”

  他指出,目前许多用于室外照明的电源都依赖大型铝电解电容,然而对于要在严酷环境中工作的电源的功率转换电路来说,此类电容的效果并不好。PI极具成本效益的技术无需电解电容或其他短寿命元件(如光耦),从而大幅提升外部照明方案的可靠性。

  Andrew Smith强调:“PI的控制IC能帮助电源设计师完成模块化设计,驱动LED并联灯串,以90%以上的效率进行工作,而无需铝电解电容。此外,PI还提供高度集成的、高频率的谐振变换器方案,通过将电源在轻载时的效率提升到92%以上来减轻对电源的应力。”

  高效节能方面,根据美国能源局(DOE)于2009年12月3日针对一体化LED灯项目所发布‘能源之星’规格最终版,规定LED驱动器的功率因子必须优于0.7,而工业应用则要优于0.9。此外,在目前LED产品无全面标准情况下,LED必须满足电气强制标准,特别是EMC的GB17743对应IEC6100,电流谐波THD的GB17625.1-2003对应IEC61000-3-2:2001,这要求电源要有良好的EMC、PFC/THD。

  LED路灯驱动电源设计门坎高

  TI半导体事业部业务拓展经理刘学超针对LED路灯的驱动电源需求指出,LED路灯是由光学、热学和电子学组成的复杂系统,虽然LED本身的寿命较长,但如果LED驱动电路设计不当,如选用了低质量的有源或无源器件,使整体驱动电路寿命无法与LED匹配,就会影响LED路灯质量及寿命。再者,LED的温度管理及散热也非常重要,一旦工作温度高于100℃,LED本身的可靠性就会受到影响。当然,LED早期失效、组装局部缺陷及瞬态现象等因素,也导致LED偶尔可能会失效,如果没有采取恰当的分流保护措施,单颗LED的失效会导致整串LED不亮,影响整体路灯照明效果。

  再者,在整体LED照明市场中,LED路灯是功率最高的应用,因此需要多个功率级和复杂的拓朴,以满足功率因子校正(PFC)、总体谐波失真(THD)、85 PLUS的效率等标准和法规,以及多串LED电流恒定的要求。刘学超认为,要解决LED路灯的电路可靠性问题,必须从驱动拓扑结构进行改进,提高效率,减少元器件数量,另外也可进一步减少成本。

  Andrew Smith则建议对LED路灯驱动电源采用金/银/铜分级体系。例如,金级电源在严酷环境下具有长使用寿命,能提供高效率(>90%),且具有高功率因数。为满足金级标准的评级要求,电源厂商必须遵循良好的工程经验(例如,消除功率转换电路中的电解电容)。银级和铜级分别适用于工业应用和消费类应用,它们符合这些细分市场的特有属性。

  他指出:“对LED电源采用金/银/铜分级标准后,生产路灯的系统整合商就可以轻松、安全地选择正确的技术,无需使自己成为电源专家。作为一家IC供应商,PI支持采取一项通用的LED评级标准。我们正在与各LED制造商和政府机构进行接触,以期在此项倡议的需要和内容方面达成共识。”

  深圳茂硕董事长顾永德则表示,由于LED照明目前还未大规模普及应用,对LED驱动电源的需求量相对较小,并且尚无统一的国家标准,因此许多电源厂商的设计质量不佳,导致电源产品寿命较短,即使在应用条件良好的环境中,一般电源厂家的电源寿命亦达不到1万小时;如果在夏天40度环境温度下,有许多厂家的电源寿命超不过4000小时。

  寿命及温度范围为关键所在

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