本文主要是寫影響LED驅(qū)動電源因素與提升電源壽命與電源效率方法與技巧,LED驅(qū)動電源是把電源供應(yīng)轉(zhuǎn)換為特定的電壓電流以驅(qū)動LED發(fā)光的電源轉(zhuǎn)換器,通常情況下:LED驅(qū)動電源的輸入包括高壓工頻交流(即市電)、低壓直流、高壓直流、低壓高頻交流(如電子變壓器的輸出)等。
而LED驅(qū)動電源的輸出則大多數(shù)為可隨LED正向壓降值變化而改變電壓的恒定電流源。
LED驅(qū)動電源原理圖
LED的特點與應(yīng)用
發(fā)光效率高,可達(dá)60-150LM/W
節(jié)能,較同光效的白熾燈節(jié)能80%
環(huán)保,無汞,硫及氮化物等有害氣體
壽命長,理論壽命達(dá)到10萬小時
安全可靠,低壓發(fā)光
廣泛應(yīng)用于建筑外觀照明、景觀照明、室內(nèi)空間與展示照明、標(biāo)識與指示、娛樂與舞臺照明、車輛指示燈照明、視頻屏幕
影響LED照明系統(tǒng)壽命因素
1、LED燈珠
2、燈具的環(huán)境溫度
3、燈具的安裝于散熱方式
4、瓶頸就是LED驅(qū)動電源
LED驅(qū)動電源的要求
1、LED的V-I特性
2、需要恒流驅(qū)動
3、需要驅(qū)動電源有較高的效率
4、需要驅(qū)動電源有較長的壽命與較高的可靠性
5、需要驅(qū)動電源能滿足調(diào)光的需求
6、需要驅(qū)動電源能安規(guī),EMC的要求
7、需要驅(qū)動電源能滿足能效,功率因素等要求
8、其它需求:外觀、結(jié)構(gòu)尺寸、安裝、成本、可維護(hù)性
影響LED驅(qū)動電源壽命的因素
(1)電解電容的溫度與壽命
電容溫度65℃時的壽命只能保證約8萬小時;電容溫度75℃時的壽命只能保證約4萬小時;電容溫度85℃時的壽命只能保證約2萬小時;電容溫度95℃時的壽命只能保證約1萬小時;從以上的推算:電解電容溫度每上升10℃,壽命將會減半。
(二)電源工作的環(huán)境溫度
如果是密閉環(huán)境,需要足夠的降額設(shè)計來保證可靠性與壽命
(三)電源的整機(jī)效率
效率的高低決定電源本身的發(fā)熱大小
(四)電源的散熱結(jié)構(gòu)
盡量減少發(fā)熱器件到散熱器件的熱阻
(五)關(guān)鍵元器件的失效
控制IC,MOSFET,次級整流二極管
(六)瞬間失效
電網(wǎng)的雷擊感應(yīng),浪涌電壓,大負(fù)載啟動
(七)運輸、包裝
1、劇烈碰撞,振動
2、惡劣環(huán)境中受潮、霉變、腐蝕。
提升LED驅(qū)動電源壽命的方法
1、盡量不使用或少使用電解電容
2、元器件需降額使用,特別是功率器件與磁性元件
3、保證驅(qū)動電源的功率余量,一般為正常輸出的1.5-2倍
4、采用恒流驅(qū)動LED,并盡量控制輸出電壓的紋波
5、盡量采用外置式的驅(qū)動電源,并做好電源的散熱工作
6、在設(shè)計初期,要考慮到驅(qū)動電源工作的極端條件,設(shè)計好各種保護(hù)電路,提高驅(qū)動電源的可靠性。
7、嚴(yán)格按照“三防”來設(shè)計電源。比如:防潮、防鹽霧、防霉菌、防震,防水,防雷
8、盡量做好LED燈具的散熱工作,并提高LED電源的工作效率
提高LED驅(qū)動電源效率技巧解析
1.主電流回路PCB盡量短。LAYPCB的經(jīng)驗,及布局,這個沒什么,快速的方法就是多看大廠的作品。
2.優(yōu)化變壓器參數(shù)設(shè)計,減少振鈴帶來的渦流損耗。這個比較難,先要把電磁基礎(chǔ)知識掌握,設(shè)計合理的變壓器,最要緊的是耐心,哪怕是想到能提高0.5%的效率,也要去嘗試。
3.合理選用開關(guān)器件。這個就是成本和性能的平衡了,什么樣的客戶要求,用什么樣的器件,但得合理。如果要效率,毫無疑問COOL MOS ,低VF輸出二極管。
4.輸入EMI部分優(yōu)化設(shè)計如果過安規(guī),這部分考究得比較多,主要就是經(jīng)驗了。
5.選擇高效率的拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)這個是方案選型的開始,例如PWM和QR PFM,當(dāng)前提客戶提出效率要求,就要評估選什么樣的拓補(bǔ)。
6.選擇好的電解電容很多人忽略了這個,電解的損耗很大,陳永真老師有個文章中就有詳細(xì)的解說。
7.啟動部分功耗設(shè)計有效率的前提下,就要考慮,很多芯片都有HV啟動腳,啟動電流也越做越低,這點就是要對新型器件多了解,當(dāng)然了,還有外加電路無損啟動等,不適合LED驅(qū)動。
8.芯片輔助供電優(yōu)化這點在ST的L6562D應(yīng)用文檔中有指出15V為最佳,但LED一般又為寬電壓輸出,所以我的選擇是加一級線性穩(wěn)壓,使芯片工作在15V來降低損耗。
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