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标题: 优化LED灯泡的工作寿命 [打印本页]

作者: 520503 时间: 2013-9-13 22:49 标题: 优化LED灯泡的工作寿命

关键字：iW3616 LED灯泡 LED控制器智能控制器
LED灯泡号称有25年的寿命，前提是设计人员处理好温度、可靠性与调光控制等因素。成功的关键是驱动器。　
提示

LED 需要电路驱动器将标准的交流电压转换为可使用的直流电流与电压。

为使LED灯泡兼容标准的灯口，且不牺牲其工作寿命，设计人员必须以某种不会增加灯泡潜在故障机制的方式，将驱动电路与灯泡整合到一起。

驱动电路要将高的交流电压转换为低的直流电压，因此必需做电气隔离。一种方案是采用实时波形分析，通过隔离变压器初级端检测LED电流，这样，无需来自输出端的直接反馈，就可以保持对LED串的严格恒流调节。

驱动LED的两步方案是在前面用一个升压转换器，为调光器提供所需要的负载阻抗（减少可能造成损坏的浪涌电流），并且使输入电流与线路电流同相，从而提高了电路的整体功率因数。

全球各地政府都出台了要求白炽灯逐步退市的规定，这推动了向固态照明技术的转变。LED照明较传统方式有明显的优势，尤其是LED灯泡提高了每瓦流明性能，而降低了每流明的成本。

LED技术与被替代的传统白炽灯相比，主要好处是更长的工作寿命，以及更低的每瓦小时工作成本。比起相对脆弱的白炽灯和荧光灯，固态照明技术的坚固性是对消费者的重要卖点。白炽灯的典型寿命大约是1000小时(参考文献1)。而LED灯泡号称有5万小时以上的工作寿命(参考文献2)，同时在等效光输出下，功耗只有前者的约20%。

但是，如果设计者不采取一些必要的预防措施，LED照明就可能无法向消费者兑现约25年无需更换灯泡的承诺。LED及其驱动电路的复杂性与可靠性(还必须与传统调光技术兼容)都是设计者必须考虑解决的问题，这样才能获得最长的LED照明系统工作寿命。

LED正常工作要求有恒定的直流电流，且电压远低于整流后的交流线电压，因此需要将标准交流电压降低到可用电平的驱动电路。要使LED灯泡与标准灯口兼容，设计者必须将驱动电路集成在灯泡内。如果处理不当，这种整合就会增加LED灯泡发生机械故障的可能性。

以往的LED灯泡驱动器都需要大量外接元件、高价的隔离元件，以及特殊的设计策略，以防止关键元件出现长期老化问题(如电解电容)。现在，驱动电路的整合使灯泡更容易产生可靠性问题，如早期失效或使MTTF(平均无故障时间)率下降。

MTTF 是对首次出现故障时间的量度值，通常以电路中每种元件的FIT率(每10亿小时故障率)计算得出。由于驱动电路要将大交流电压(100Vac/220V ac)降低到可为LED供电的一个dc电压，因此出于安全考虑要做电气隔离。

在典型的电气隔离AC/DC转换器中，会用一个分立的光隔离器(或光耦)提供从次级端到初级端控制器的反馈，它将一个电信号转换为光信号，使该信号通过光障，然后再转换回电信号(图1)。因为光耦的FIT率高于半导体元件，因此就降低了整个电路的MTTF指标。

另外，由于老化的影响，光耦的电流传输率可能会随时间和温度而改变。这种变动会影响到电源的回路稳定性，缩短LED驱动电路的寿命。虽然很多LED灯和灯具可以工作在高的PCB温度下，但设计者必须消除这些薄弱环节，才能获得更长的寿命。

图2显示了iWatt公司的初级端数字控制技术PrimAccurate。这种专利方案采用实时波形分析，通过隔离变压器初级端来检测LED电流，而不需要来自输出端的直接反馈，同时保持了对LED串的严格恒流调节。

该技术的另一个好处是内部反馈回路补偿，它简化了设计，减少了外接元件的数量，尤其是不需要光耦这种有最高FIT率的元件，提高了LED驱动电路的可靠性，因此改善了灯泡的整体可靠性。

今天生产的LED灯泡还必须与家庭中现有的照明技术反向兼容。调光器提供了家居的气氛照明，而LED照明做白炽灯替代品的一个好处就是可以方便地调光，比荧光灯更有效地符合白炽灯泡的特性。

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