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如何提高LED驱动电源可靠性设计

  几年来,LED以其环保、发光高效的特点得到广泛应用,但LED寿命也成为关注的问题。LED灯的寿命取决于驱动电源,本文通过实例电路设计来探讨如何提高LED驱动电源的可靠性。

  LED灯

  LED 是一种固态冷光源,是继白炽灯、荧光灯和高强度放电灯之后的第四代光源。它具有以下特点:

  ①发光效率高,能量消耗低。由于LED 的光谱几乎全部集中于可见光区域,效率可达到80% ~ 90%,大功率LED 照明的耗电量仅为相同亮度白炽灯的10% ~20%.

  ②安全,环保。大功率LED 的工作电压为3 ~4 V 的直流电,因而没有电磁干扰。LED 产生的废弃物可回收,无污染,可以安全触摸,属于典型的绿色照明光源。

  ③寿命长,可靠性高,LED 的平均寿命长达50 000 h,大功率照明LED 以其特殊的电子结构保证其工作时有良好的稳定性和可靠性,甚至在水下也能长时间稳定地工作。而且它没有传统灯泡的钨丝、玻璃壳等易损部件,维护费用低廉。LED 的工作温度范围也很宽,在-40 ℃ ~85 ℃之间均能正常工作。

  ④单色性能好,色彩丰富。光色纯,光线质量高,单一颜色LED 的光谱狭窄,谱线单一,集中在可见光波段。

  ⑤体积小,重量轻,可以灵活地排列搭配使用。

  ⑥响应时间短,LED 的响应时间只有数十纳秒。

  99%以上的灯故障都是由于驱动电源引起的,LED 的寿命长达50 000 h,但与之配套的驱动电源的寿命仅为10 000 h.所以LED 灯照明装置能否应用推广的关键环节之一是其驱动电源问题,本文就提高大功率( 100 ~ 200 W) 驱动电源的可靠性从如下两大方面进行了探讨。

  1 防水及降温处理

  大功率LED 灯一般安装在室外,风吹雨淋自然难免,做好防水工作是关键所在。目前大家通用的方式是灌胶,而胶导热系数的差异直接影响电源的散热效果,最终影响寿命。

  ( 1) 选择符合高耐寒要求的胶,防止在超低温下胶体开裂等失效现象,要考虑灌注胶温度对器件性能的影响,不能选用灌注温度过高的胶,灌注温度应低于150 ℃,选用- 40 ~ + 150 ℃的高品质胶。

  ( 2) 胶体的电气绝缘性能等级要符合要求。

  ( 3) 灌胶导热系数对驱动电源散热影响情况,由于电源的壳体结构已经确定,因此驱动电源的散热主要通过胶体传导,将热量传导到壳体,而后通过对流散热。表1 是导热系数不同的胶体的电源器件和壳体温度情况( 输入电压~ 100 V,输出48 V/3 A,环境温度25 ℃) .

  表1 不同导热系数的胶体对温度的影响

  如何提高LED驱动电源可靠性设计

  通过比较可知良好的导热系数可以降低电子器件的温升,进而能够提高器件使用寿命,增加LED 驱动电源的可靠性。

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