本文主要是写影响LED驱动电源因素与提升电源寿命与电源效率方法与技巧,LED驱动电源是把电源供应转换为特定的电压电流以驱动LED发光的电源转换器,通常情况下:LED驱动电源的输入包括高压工频交流(即市电)、低压直流、高压直流、低压高频交流(如电子变压器的输出)等。
而LED驱动电源的输出则大多数为可随LED正向压降值变化而改变电压的恒定电流源。
LED驱动电源原理图
LED的特点与应用
发光效率高,可达60-150LM/W
节能,较同光效的白炽灯节能80%
环保,无汞,硫及氮化物等有害气体
寿命长,理论寿命达到10万小时
安全可靠,低压发光
广泛应用于建筑外观照明、景观照明、室内空间与展示照明、标识与指示、娱乐与舞台照明、车辆指示灯照明、视频屏幕
影响LED照明系统寿命因素
1、LED灯珠
2、灯具的环境温度
3、灯具的安装于散热方式
4、瓶颈就是LED驱动电源
LED驱动电源的要求
1、LED的V-I特性
2、需要恒流驱动
3、需要驱动电源有较高的效率
4、需要驱动电源有较长的寿命与较高的可靠性
5、需要驱动电源能满足调光的需求
6、需要驱动电源能安规,EMC的要求
7、需要驱动电源能满足能效,功率因素等要求
8、其它需求:外观、结构尺寸、安装、成本、可维护性
影响LED驱动电源寿命的因素
(1)电解电容的温度与寿命
电容温度65℃时的寿命只能保证约8万小时;电容温度75℃时的寿命只能保证约4万小时;电容温度85℃时的寿命只能保证约2万小时;电容温度95℃时的寿命只能保证约1万小时;从以上的推算:电解电容温度每上升10℃,寿命将会减半。
(二)电源工作的环境温度
如果是密闭环境,需要足够的降额设计来保证可靠性与寿命
(三)电源的整机效率
效率的高低决定电源本身的发热大小
(四)电源的散热结构
尽量减少发热器件到散热器件的热阻
(五)关键元器件的失效
控制IC,MOSFET,次级整流二极管
(六)瞬间失效
电网的雷击感应,浪涌电压,大负载启动
(七)运输、包装
1、剧烈碰撞,振动
2、恶劣环境中受潮、霉变、腐蚀。
提升LED驱动电源寿命的方法
1、尽量不使用或少使用电解电容
2、元器件需降额使用,特别是功率器件与磁性元件
3、保证驱动电源的功率余量,一般为正常输出的1.5-2倍
4、采用恒流驱动LED,并尽量控制输出电压的纹波
5、尽量采用外置式的驱动电源,并做好电源的散热工作
6、在设计初期,要考虑到驱动电源工作的极端条件,设计好各种保护电路,提高驱动电源的可靠性。
7、严格按照“三防”来设计电源。比如:防潮、防盐雾、防霉菌、防震,防水,防雷
8、尽量做好LED灯具的散热工作,并提高LED电源的工作效率
提高LED驱动电源效率技巧解析
1.主电流回路PCB尽量短。LAYPCB的经验,及布局,这个没什么,快速的方法就是多看大厂的作品。
2.优化变压器参数设计,减少振铃带来的涡流损耗。这个比较难,先要把电磁基础知识掌握,设计合理的变压器,最要紧的是耐心,哪怕是想到能提高0.5%的效率,也要去尝试。
3.合理选用开关器件。这个就是成本和性能的平衡了,什么样的客户要求,用什么样的器件,但得合理。如果要效率,毫无疑问COOL MOS ,低VF输出二极管。
4.输入EMI部分优化设计如果过安规,这部分考究得比较多,主要就是经验了。
5.选择高效率的拓补结构这个是方案选型的开始,例如PWM和QR PFM,当前提客户提出效率要求,就要评估选什么样的拓补。
6.选择好的电解电容很多人忽略了这个,电解的损耗很大,陈永真老师有个文章中就有详细的解说。
7.启动部分功耗设计有效率的前提下,就要考虑,很多芯片都有HV启动脚,启动电流也越做越低,这点就是要对新型器件多了解,当然了,还有外加电路无损启动等,不适合LED驱动。
8.芯片辅助供电优化这点在ST的L6562D应用文档中有指出15V为最佳,但LED一般又为宽电压输出,所以我的选择是加一级线性稳压,使芯片工作在15V来降低损耗。
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