LED路灯是LED照明中一个很重要应用。在节能省电的前提下,LED路灯取代的趋势越来越明显。市面上,LED路灯电源的设计有很多种。早期的设计比较重视低成本的追求;到近期,共识渐渐形成,高效率及高可靠性才是最重要的。
LED灯具电源及控制电路不忽视
对于半导体照明,大家都十分关注LED光效和光衷、寿命等特性。例如,前期大家有个不成文的共识,即LED单管的光效小于801m/w的就不用做路灯,对于符合光效要求而推上市场的LED路灯产品,的确也曾因为光衰的问题没用多长时间便从灯杆上撤换了下来,至今大家仍然特别关注这两个问题。事实上,半导体照明发展到今天,光效已经由2001年标准型白光LED(20mA)发光效率251m/w,发展到了2009年初Nichia发表的白光LED在20mA电流下,其发光效率可达249 lm/w,为目前业界之最。
高功率白光LED(350mA)发光效率也由2004年约30 lm/w,发展2010年年初Cree发表的208 lm/w产品,目前为业界之最。现在无论LED光效还是衰,都有了根本性的改善。目前发展半导体照明产业的问题是:LED灯具用电源和控制电路、LD(半导体激光器)照明和半导体照明配套政策必须引起我们的高度重视。
电源可靠性和控制电路是LED照明推广的根本保证
据统计,目前LED白光照明灯具出现的失效故障,70%左右是线路和结构问题,只是不到10%是LED单管的本身质量问题。电源管理方案的选择对于节能而言也举足轻重,这就要求在驱动电路设计中选择最合适的AC—DC驱动器。常见的二级式AC—DC驱动器电源单元效为85%,如果搭配效率为90%的恒流IC,整体效率只有77%。假设光效是100 lm/w的LED管子,仅仅电源效率问题就使路灯光效降到77 lm/w(还没有考虑到二次配光等其他损失)。高率的AC—DC驱动电源整体模块可以达到90%的转换效率,所以选择高效、可靠的电源是半导体照明节能的关键。
LED驱动电源的选择和设计
目前LED均用直流驱动,因此在市电与LED之间需要加一个电源适配即LED驱动电源。它的功能是把交流市转换成合适LED的直流。根据电网的用电规则和LED的驱动特性要求。
1 高可靠性
特别像LED路灯的驱动电源,装在高空,维修不方便,维修的花费也大。
2高效率
LED是节能产品,驱动电源的效率的要高。对于电源安装在灯具的结构,尤为重要。因为LED的发光效率随着LED温度的升高而下降,所以LED的散热非常重要。电源的效率高,它的耗损功率小,在灯具内发热量就小,也就降低了灯具的温升。对延缓LED的光衰有利。
3高功率因素
功率因素是电网对负载的要求。一般70瓦以下的用电器,没有强制性指标。虽然功率不大的单个用电器功率因素低一点对电网的影响不大,但晚上大家点灯,同类负载太集中,会对电网产生较严重的污染。对于30瓦~40瓦的LED驱动电源,据说不久的将来,也许会对功率因素方面有一定的指标要求。
4驱动方式
现在通行有两种:其一是一个恒压源供多个恒流源,每个恒源单独给每路LED供电。这种方式,组合灵活,一路LWD故障,不影响其他的工作,但成本会计略高一点。另一种是直流恒流供电,LED串联或并运得行。它优点是成本低一点,但灵活性差,还要解决某个LED故障,不影响其他LED运行的问题。这两种形式,在一段时间内并存。多路恒流输出供电方式,在成本和性能方面会较好。也许是以后的主流方向。
5浪涌保护
LED抗浪涌的能力和比较差的,特别是抗反向电压能力。加强这方面的保护也很重要。有些LED灯装在户外,如LED路灯。由于电,网负载的启甩和雷击的感应,从电网系统会侵入各种浪涌,有些浪涌会导致LED的损坏。因此LED驱动电源要有侵入,保护LED不被损坏的能力。
6保护功能
电源除了常规的保护功能外,最好在恒流输出中增加LED温度反馈,防止LED温度过高。
7防护方面
灯具外安装型,电源结构要防水、防潮、外壳要耐晒。
8驱动电源的寿命要与LED的寿命相适配。
9要符合安规和电磁兼容的要求。