1、概述

　　近年来，LED的发光效率显著提升，销售价格大幅度降低，因此LED在照明系统中广泛应用。为了便于将普通照明灯具更换为LED灯具，目前世界各国在每盏LED灯具中都装有独立的开关型驱动电源，通常称为独立供电系统。由于LED光源的理论寿命可达10万小时，实际使用寿命也超过7万小时，但是目前给LED提供恒定驱动电流的开关型电源中，高电压、大容量电解电容器的实际寿命远远小于1万小时，而且开关电源结构复杂，因此在LED照明系统中(尤其是在路灯等环境较恶劣的场合)，经常发生因驱动电源出现故障而产生中断照明的现象，这样不但影响了LED照明系统的可靠性，还大大增加了维护成本。

　　目前LED照明系统中，为了使驱动电源达到高效率(大于95%)，高功率因数(0.99以上)，宽输入电压范围(86V-300V)，宽温度范围(-40℃~75℃)，同时电磁兼容和抗雷击性能达到国际标准的要求。平均无故障时间达到10万小时以上，每盏灯具内的电源成本将远远大于光源的成本，而且体积非常庞大，从而使整灯非常笨重，严重影响LED照明系统的推广应用。

　　为了提高LED驱动电源的可靠性，国内外近年来推出了无电解电容开关电源，这种电源虽然解决了因电解电容损坏而影响照明的问题，但因开关电源的结构很复杂，实际应用中仍然经常出现各种故障。还有某些公司推出了交流驱动LED分段控制技术，该技术虽然简化了控制电路，可靠性显著提高，但是由于采用脉冲驱动电流，LED发光效率大幅度降低，因此也很难推广应用。

　　长期以来，在通信系统中，为了确保电源不中断，供电系统通常采用N+1冗余技术，平均无故障时间可达58万小时。将该方案应用于LED照明系统，可以确保LED灯具可靠供电，但是该系统中必须采用多模块并联工作，不可能运用到每一盏灯具中，因此必需采用集中供电方案，在每个车间、每个隧道、每个地铁车站……安装一套电源装置，给所有灯具提供稳定的直流电压，在每盏灯具内安装恒流电路。该电源装置采用N+1多电源模块并联，若某个电源模块发生故障，其他N只模块可保证正常供电。更换故障模块，不影响系统工作。由于供给的直流电压非常稳定，每盏灯具内的恒流源均工作在最佳状态，功耗很小，可靠性非常高。

　　在该系统中，还可以加入性能非常好的滤波电路和多级防雷电路，确保系统的电磁兼容和防雷性能达到国际标准要求。

　　在某些重要厂所，比如地铁车站、地下商场、飞机场等，该系统只需加装蓄电池组，即可完成应急照明功能，不再需要安装价格昂贵的应急照明电源(EPS)，从而大大降低照明系统的成本。

　　在这个直流供电系统中，根据传输距离，为了实现LED最佳工作并降低线路损耗，电源装置的输出直流电压分别为24V、48V、110V和220V，根据用户的实际要求，上述电压还可在很宽范围内调整。

　　2、LED照明灯集中供电系统组成：

　　LED照明集中供电装置由交流配电装置、整流器模块、直流配电装置及监控器等部分组成。如图1所示。

图1集中供电系统组成

　　交流输入电压通过交流配电装置内的断路器将交流电源加入各整流模块，交流配电装置内还装有非常完善的多级防雷电路，确保该电源装置达到B+C级防雷要求。

　　整流器模块的主要作用是将交流电压变换为LED灯具所需的直流稳定电压，该整流器模块内还装有性能特别优良的多级输入滤波电路，确保LED路灯、隧道灯、工厂灯等灯具达到国际标准要求的电磁兼容指标。

　　整流器模块均采用高频开关电源，这种电源电路结构非常复杂，所用元器件非常多，无法保证十年不损坏。为了确保电源不中断，通常都采用N+1冗余供电技术。如果两台整流器模块并联后，可满足全部LED灯具所需功率，在该系统中应加入三只同功率整流模块。工作过程中，某一只整流器模块损坏后，另外两只整流器模块可正常供电，此时应立即更换损坏的整流器模块，以免其他模块发生故障后，影响照明。由于整流器模块均采用热插拔技术，更换模块时不需要切断电源，因此不会影响集中供电。

　　直流配电装置通过各路开关给外接各路LED灯具供电，根据供电距离，也可实现双向供电，从而降低线路损耗。

　　集中供电装置中的本机监控系统由直流检测单元、交流检测单元、控制器等部分组成，如图2所示，该监控系统对整流器模块、交流配电装置、直流配电装置实施检测和控制。各种参数可通过显示器显示，还可通过RS232通信口与监控中心连接，实现遥控、遥测和遥信。

　　集中供电装置对LED灯具只能提供稳定的直流电压。由于LED光源的正向电压随环境温度变化而变化，为了防止LED灯具因过电流而产生严重光衰，每盏灯具内还应装入恒流装置，驱动电流较小时可串入恒流二极管，驱动电流较大时可采用开关恒流电路，由于LED灯具输入电压基本恒定，也可采用非常简单的线性恒流电路，为了降低成本，也可在LED灯具中串入负温度系数的限流电阻。

图2 监控系统原理框图