LED照明驅動技術知識問答整理

最近有關LED驅動、實際應用和產品設計革新方面的關注度很高,在節能理念大行其道的今天,LED照明越來越受到大家的喜愛。LED照明設備現階段主要問題在於價格還比較昂貴,限制了它的快速普及,為了使LED照明在成本上更有競爭力,除了LED本身以外,選擇合適的驅動方案也非常重要。針對LED照明驅動這方面的問題特整理相關內容,僅供參考。

1. 問:在AC-DC轉換中,有些是非隔離的,這種電路在安規方面是否有問題?
答:AC-DC電源中,會有隔離與非隔離兩種方式,兩種在安規上都沒有問題。

2. 問:現在大功率產品的結構模式都是金屬外殼和鋁基電路板,外殼與電路板緊密連接,電氣隔離僅在鋁基板上實現嗎?
答:是的,這是非隔離LED電源在目前應用中要注意的要點。一般的LED鋁基板都能做到隔離電壓為4000V。

3. 問:對於小功率LED,從220伏交流市電上取電,電源採用何種方案?
答:從交流市電上取電的最簡便方法是採用電容限流降壓,但其缺點是LED帶電,不安全,且功率因數極低。最好的辦法是採用開關電源變換器,做成隔離型的恒流電源,其輸出電流恒定且可調,設計時還要注意輸入功率因數要高。後者已經有很多成熟的電路,但設計者還要在開關電源技術上下點功夫才行。

4. 問:除恒流驅動外,顯示螢幕的脈衝驅動是否可以?脈衝驅動怎麼控制?驅動功率怎麼計算?
答:完全可以。利用恒流源鏡像電路+PWM調製,理論上發光效率可以做到更高,但是實際上ON-OFF切換時的損耗和OFF時的漏電流考慮進去之後效率就不那麼理想了,而且不適用於大功率LED驅動。另外,LD雷射二極體也是採用的脈衝驅動,會不會成為以後一個新的發展方向就不得而知。

5. 問:高功率LED的尺寸封裝及驅動電壓與普通的LED有什麼區別嗎?
答:小、大功率LED,同樣的顏色正向驅動電壓特性是一樣的。不同封裝因其散熱條件不同,光衰區別較大。目前,小功率封裝LED大概光衰在1,000小時衰減到70%,大功率封裝LED在10,000小時衰減到70%。作為指示的LED因其工作電流小,光衰呈指數性減小。

6. 問:LED燈具工作正常與否、品質好壞,與燈體本身散熱至關重要。現在市場上的大功率LED燈散熱都是採用自然散熱,效果並不理想,有什麼樣的建議?
答:溫度保護是必須的,這是產品本身的需要,同時也是對客戶的負責。那多少溫度保護才合適呢?如果依據下面情況計算:假設最高環境溫度,夏天為40℃、在夏天的日光暴曬下為50℃,50℃環境溫度是實際的,參見一般大功率LED規格書結溫度在120℃是可以承受的,晶片到鋁基板的熱阻,規格書一般推薦10-15℃,那LED基板要保證在120-15=105℃。那麼,保留溫差取50--105℃中間值77.5℃,一般電子元器件工作溫度在85℃是可靠的,77℃是符合這個原則的。建議77℃開始啟動保護,85℃前大幅度的減低電流,90℃徹底完成產品溫度保護功能。當然,實際產品應用情況,一定又比這個條件要更嚴苛多,LED燈具沒辦法在高熱下維持很長壽命的。

7. 問:請問大功率LED的散熱標準是多少,如何選用散熱?
答:LED工作時的溫度T1 = 環境溫度 To + Ploss * 熱阻 R R= LED封裝熱阻 Rled + LED與熱沉接觸熱阻 Rled-link +? 熱沉熱阻?Rlink +?熱沉與空氣熱阻 Rlink-air。
一般封裝的熱阻在選擇了LED後就不變了,熱沉的熱阻與體積有關,往往受空間的限制,所以 LED與熱沉接觸面積和熱沉與空氣接觸面積往往成為散熱設計的重點,為了增大熱沉與空氣的接觸面積,往往把熱沉設計為齒狀,鰭狀等等。如果熱沉是安裝在狹小的空間裏或者有風扇(如機箱),則需要考慮熱流影響,一般是根據機構件建模,利用流體力學分析並估算出熱流方向和速度,從而計算出空氣流所能帶走的熱量。

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