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4种LED灯驱动电路总结更新

4种LED灯驱动电路总结更新

4.集中式外置电源

  为了得到最高的性能最好采用集中式外置电源。因为目前推广LED日光灯的主要场所是政府机关、办公室、商场、学校、地下停车库、地铁等场所,往往一间房间采用不止一个日光灯,可能在10个以上。这时候就应该采用集中式的外置电源。所谓集中式是指采用一个大功率的AC/DC开关电源,统一供电,而每个日光灯则采用单独的DC/DC恒流模块。这样可以得到最高的效率和最大的功率因素。


    现在大功率的AC/DC开关电源的效率很容易做到95%,功率因素可以做到0.995。而降压式的DC/DC恒流源的效率也很容易做到98%。这样总效率可以做到93.1%。这时的性能可以做到最高。
以20W LED灯管为例,假如采用非隔离内置式电源,直接用220V供电和外置式集中供电比较,实测的结果如下。

  集中式供电的优点是显而易见的。而且,它还是一种隔离式电源,在灯管处没有220V高压,只有低于36VDC的直流低压,也是符合安全使用的条件。

  另外,这种结构也很容易实现各种调光方案,例如手动调光,光敏调光,只要把调光控制信号送到各个DC/DC恒流模块就能实现






  五.结构

  按说,LED日光灯既然称为日光灯那么它的结构一定就是荧光灯的模样,连长短、粗细也都一样,甚至称呼也是T10、T8、T5,也都一样,也就没有什么可以讨论的了。其实则不然。LED日光灯在这方面走了很多弯路,是值得大书特书的。

  1. 全塑灯管,早期的LED日光灯采用的是全塑灯管,因为主要采用非隔离式电源,为了避免触电问题,所以更希望采用全塑灯管。里面采用的是φ5的草帽管LED。但是很快就证明了这种日光灯的光衰很严重,寿命非常短,不到1000小时就坏了。这才发现,最大的问题是散热问题。由于把热量全部封死在管内,根本无法散出去,再加上草帽管本来寿命就短,当然不可能长寿命。

  2. 半塑半铝管,在发现了散热问题以后,就想到采用半塑半铝的方案(图8)。



  在需要透光的那一半采用塑料,在不需要透光而需要散热的那一半就采用铝合金。电源当然是放在铝管里面。看来问题似乎是解决了。然而因为LED日光灯的
功率通常在20W左右,它的发热量还是相当大的。半根铝管并不能解决它的散热问题。所以又提出另一种散热的铝管结构。




  它把电源放到管外,从而可以把半边铝壳完全做成散热器。扇骨形铝管采用扇骨形状的散热结构,大大增加了散热器面积。相对于半圆形的铝管来说,它的散热面积至少增大了3倍以上。再加上电源不放在管内,又可以减少热量,这就大大延长了LED的寿命。





  六.寿命

  我们知道小功率LED指示灯的寿命是非常之长,只是当LED作为照明器件以来,LED的寿命问题才被提出来。其实LED的寿命完全取决于它的结温。只要结温够低,LED的寿命提高到十万小时以上是没有问题的。

  但是由于LED本身的发光效率目前还是比较低,大约还有70%的输入功率要转化为热能,如果这些热不能很好地散发出去,LED的结温就会升高,于是LED的寿命就会随之降低。所以延长LED寿命的根本办法就是改进其散热。改进散热要从LED本身做起。前面提到的3014,就是靠增加底板金属面积二改善了散热,使其热阻降低到只有51°C/W.。只要散热器做得足够好,可以保证接脚温度在60°C以下,那么其寿命可以保证在5万小时以上。

  我们实测的结果也证明了这点,在25度室温下,我们测得铝散热器的表面温度为35度左右,如果在45度环境温度时,那么散热器表面温度就应当是55度,因为采用了扇骨形铝塑管,铝基板和铝散热器的热阻大约50°C/W。所以到LED底板温度大约是60度。因此可以保证其寿命为5万小时以上。
  根据以上的分析:以下就来讲述一下一个成功的LED日光灯商业照明解决方案!目前由台湾数能科技专门针对LED日光灯商业照明上的难题,开发了一款高精度恒流驱动芯片NU501,解决了这个难题,下面是具体的解决方案说明:

  LED日光灯商业照明解决方案的设计理念就是给LED一个适应的工作环境,充分发挥它本身的节能、环保、寿命长等特性。

  一、输出驱动电压选择外置式集中供电电源

  电源模块采用外置天关48V或36V稳压供电(20W以内市电驱动时48V左右比较合适;较大的功率市电驱动输出电压36V左右最合适),另外在每并联灯串上串联一个NU501芯片,实现每路LED灯串电流恒流(也就是路路恒流的概念)。

  特点:

  基于串并联安全考虑出负载合适的驱动电压值,尽量统一电压值减小电源设计规格成本;
  基于安规规定,产品设计要符合认证要求,交流峰值超过42.4Vac或直流超过60Vdc的电压;
  从解决LED照明市场大规模上量的技术和品质问题考虑。
  当输出电压在48V左右时,低压差线性恒流器件恒流效率高达99%,恒流精度±3%以内,不受任何外围器件影响;当输出电压在36V左右时,低压差线性恒流器件恒流效率高达98.6%,恒流精度±3%以内,不受任何外围器件影响; 就算在离线式照明部分,较低的电压12V和24V,也分别有96%和98%的效率;功率大小效率是相等的。

  特点:最高效的驱动恒流架构;最高精度的恒流方式,受外围器件影响最小;简洁、方便、实用,可轻松实现调光!
  AC-DC设计方面
  开关电源发展到今天是多年积累的结果,短期内AC-DC直接恒流不可突破;恒压和恒流是矛和盾的关系,必须要分开考虑;恒流源负载调整率是1%(mA)/V,达不到恒流效果;想法越多成本越高,与风险成正比。
  特点:
  要合理的利用现有的开关电源资源,是最经济的;
  恒压和恒流技术结合是必然的 ;
  在稳定的产品技术上创意才是有效的。
  与开关恒流方式比较
  二、散热设计

  1、最短的热传到路径,减小热传导阻力;
  2、增大相互传导面积,增加热传到速度;
  3、合理的计算设计散热面积;

  如果是用到灯光照明工程改造方面,如商场或办公室用到的格珊灯(如图11),可以直接把LED日光灯的灯条安装在格珊灯支架上,以利用格珊灯支架散热面积大来进行散热,且无需另外开模具做个铝壳外壳进行散热,这样大大节约了工程的成本,如图11。

  三、商用照明电源成本节约

  采用集中式外置电源(也就是多跟灯条共用一个开关电源),一般一个300W的外置开关电源零售价在100元左右,足可以带一整条工厂流水线照明,或带T8 0.6米8W灯管36根,平均每根电源模块成本只有2.5元~2.8元.
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