LED路燈電源電源設(shè)計(jì)方案

LED路燈是LED照明中一個(gè)很重要應(yīng)用。在節(jié)能省電的前提下，LED路燈取代傳統(tǒng)路燈的趨勢(shì)越來(lái)越明顯。市面上，LED路燈電源的設(shè)計(jì)有很多種。早期的設(shè)計(jì)比較重視低成本的追求;到近期，共識(shí)漸漸形成，高效率及高可靠性才是最重要的。

本文主要是針對(duì)幾種不同LED路燈的應(yīng)用，提出了適合的架構(gòu)，并對(duì)其優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析，以便讓讀者能根據(jù)具體狀況和設(shè)計(jì)的路燈種類(lèi)，找到最合適的方案。

方案一:直接AC輸入，對(duì)6串 LED分別做恒流控制

在本文介紹的幾種方案之中，這一種方案應(yīng)該是效率高、電路成本低的方案(圖1)。直接用光電耦合器對(duì)初級(jí)側(cè)電路進(jìn)行回溯控制，調(diào)節(jié)輸出電壓。相對(duì)于其它傳統(tǒng)方案，該方案的開(kāi)關(guān)損耗少。將CS的電壓固定在0.25V，對(duì)6串LED分別做恒流控制。IC會(huì)偵測(cè)FB的位置，將電壓最低那串LED固定在0.5V。此時(shí)由于各串LED的Vf值的總和不同，產(chǎn)生的壓降會(huì)落在MOS管上，導(dǎo)致一些損耗。如果是一般對(duì)Vf分BIN篩選過(guò)后的LED，損耗應(yīng)該可以控制在2%以內(nèi)，少于一般的開(kāi)關(guān)損耗。

該方案的優(yōu)點(diǎn)是效率高、成本低，缺點(diǎn)是AC輸入、需要較多的研發(fā)成本。該方案適用于可以用AC直接輸入的路燈。

方案二:DC或電池輸入，對(duì)6串LED分別做恒流控制

它采用多串的升壓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，LED驅(qū)動(dòng)的方式與前一種類(lèi)似，差別在于由AC輸入改為DC或是由電池輸入(圖2)。低壓側(cè)傳感的設(shè)計(jì)只要選擇適當(dāng)?shù)腗OS管，LED可以串相當(dāng)多的顆數(shù)。相對(duì)于AC輸入的方案，其設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單。但由于多了一次升壓的開(kāi)關(guān)，效率相對(duì)較低。

該方案的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、電路成本低，缺點(diǎn)是效率較低。它適合太陽(yáng)能電池或通過(guò)適配器輸入的路燈。

方案三:單串降壓結(jié)構(gòu)

有些廠商仍喜歡用單串的設(shè)計(jì)，優(yōu)點(diǎn)是維修容易，而且可以做模塊化設(shè)計(jì)。不同功率的路燈可以使用相同的燈條，只要更換面板，插上不同數(shù)目的燈條，就可以組合出各種不同功率的路燈。但它的缺點(diǎn)是每一串都需要獨(dú)立的電源模塊，成本較高，而降壓的結(jié)構(gòu)會(huì)讓LED的數(shù)目受限于IC的耐壓。在圖3所示的例子中，LED最多串到 14顆，如果要設(shè)計(jì)20W的燈條，就需要使用700mA的LED。為了使效率達(dá)到最高，必需針對(duì)LED的數(shù)目來(lái)調(diào)節(jié)輸入電壓，也就是適配器的輸出電壓。以10顆LED為例，如果要達(dá)到最高效率，就必須把輸入電壓調(diào)到約42V左右。

該方案的優(yōu)點(diǎn)是降壓結(jié)構(gòu)效率較高、單串設(shè)計(jì)、配置較為靈活，缺點(diǎn)是電路成本較高、LED串聯(lián)數(shù)目受限于IC耐壓。它適合通過(guò)適配器輸入的路燈

方案四:單串升壓結(jié)構(gòu)

同樣的單串設(shè)計(jì)，升壓結(jié)構(gòu)(圖4)會(huì)較降壓結(jié)構(gòu)的效率低，但是LED串聯(lián)的數(shù)目不再受限于IC的耐壓，而是由MOS來(lái)決定，因而可以串聯(lián)較多的LED。由于大多數(shù)的太陽(yáng)能電池的輸出電壓都不高，因此太陽(yáng)能路燈較適合使用升壓結(jié)構(gòu)。而選用電流模式的恒流設(shè)計(jì)，可以讓輸出電流較不受輸入電壓變化的影響，在電池滿載以及快沒(méi)電時(shí)，都能讓路燈維持相同的亮度。

該方案的優(yōu)點(diǎn)是串聯(lián)LED數(shù)目不受IC耐壓限制，缺點(diǎn)是電路成本較高，效率較降壓結(jié)構(gòu)稍低。它適合太陽(yáng)能路燈。

下表對(duì)LED路燈四種電源設(shè)計(jì)方案的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了比較并排序。

LED防水電源如果按電路布局可以分為幾類(lèi):

1、電子變壓器降壓:這種電源布局不足之處是變換功率低，電壓規(guī)模窄，通常180~240V，波紋攪擾大。

2、電容降壓:這種方法的LED防水電源簡(jiǎn)單受電網(wǎng)電壓動(dòng)搖的影響，電源功率低，不宜LED在閃爍時(shí)運(yùn)用。

由于電路經(jīng)過(guò)電容降壓，在閃爍運(yùn)用時(shí)，由于充放電的效果，經(jīng)過(guò)LED的霎時(shí)電流極大，簡(jiǎn)單損壞芯片。

3、PWM操控式開(kāi)關(guān)電源:當(dāng)前來(lái)說(shuō)，PWM操控方法描繪的LED電源是比擬抱負(fù)的，由于這種LED防水電源的輸出電壓或電流都很安穩(wěn)。

太陽(yáng)能路燈、投光燈、洗墻燈、線條燈、庭院燈、隧道燈、其它等燈具。

1)、可接1W大功率LED，6串10并(規(guī)格:21V/3000MA)

2)、可接3W大功率LED，6串4并，(規(guī)格:21V/2800MA)

3)、可接1W大功率LED，6串8并(規(guī)格:21V/2600MA)

4)、可以分四路獨(dú)立輸出，每路輸出21V/750MA

1、黃黑線為輸入端(24VDC),黃線為輸入正(+)、黑線為輸入負(fù)(-)

2、紅黑線為輸出端(接LED),紅線為輸出正(+)、黑線為輸出負(fù)(-)

裸板:75*37*16mm

帶殼:95*42*20mm(外殼是鋁殼)

空載保護(hù)(輸出)

短路保護(hù)(輸出)

反接保護(hù)(輸入)

1、高品質(zhì)元器件

LED路燈主要用于室外環(huán)境,要長(zhǎng)年經(jīng)受風(fēng)吹雨淋、雷鳴電閃的惡劣環(huán)境,外界氣溫最高時(shí)可達(dá)50℃,而最低時(shí)也有可能達(dá)到-40℃。LED光源屬于半導(dǎo)體光源，它本身的發(fā)光特性決定其故障率相當(dāng)?shù)?，連接部分的故障率也相當(dāng)?shù)?，所以LED驅(qū)動(dòng)電源質(zhì)量的好壞直接決定了整個(gè)路燈的壽命，也是led路燈產(chǎn)業(yè)當(dāng)中最核心的部分。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)LED電源的企業(yè)不勝枚舉，但由于技術(shù)實(shí)力、成本控制等方面的原因質(zhì)量經(jīng)常出現(xiàn)問(wèn)題，而路燈一旦裝上，維修都非產(chǎn)困難，需要大量的人力物力,各大路燈廠家對(duì)此叫苦不堪。

電源品質(zhì)的好壞，良好的設(shè)計(jì)是要素之一，電源組件才是高可靠性的前提。在電源的關(guān)鍵元器件依然是一些被動(dòng)元器件和功率元件，例如電容、電感、MOS等，而這些元器件質(zhì)量最好的仍然是美、日系廠商的產(chǎn)品，臺(tái)系及國(guó)產(chǎn)的產(chǎn)品在耐久性、抗干擾、環(huán)境適應(yīng)度、質(zhì)量等方面還是有差距的。許多LED路燈電源產(chǎn)品均采用美、日系一線大廠的電子元器件，良好的設(shè)計(jì)確保電源可以在-40℃至60℃溫度下長(zhǎng)時(shí)間正常運(yùn)行，大批量使用的成品實(shí)際使用故障率低于萬(wàn)分之三，在業(yè)界處于領(lǐng)先水平。

2、價(jià)格

LED路燈電源市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，而國(guó)內(nèi)眾多的電源生產(chǎn)廠家都是通過(guò)國(guó)內(nèi)的元器件代理商購(gòu)買(mǎi)美、而很少采購(gòu)臺(tái)系和國(guó)產(chǎn)元器件，如此購(gòu)買(mǎi)成本較高導(dǎo)致整體成本居高不下。

3、設(shè)計(jì)余量

國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上銷(xiāo)售的LED路燈應(yīng)用環(huán)境十分復(fù)雜，最主要的原因是供電電壓不穩(wěn)定，在普通市電供電的情況下實(shí)際的輸入電壓往往會(huì)有很大的偏差，而且各種各樣的涌浪沖擊等不安全因素時(shí)刻影響著LED電源正常運(yùn)行，著就要求電源需要有一定的設(shè)計(jì)余量。市場(chǎng)上主流LED路燈電源的設(shè)計(jì)余量一般在40%左右。

4、防雷

路燈安裝在戶外，雷擊是一個(gè)非常大的威脅。某品牌研發(fā)實(shí)驗(yàn)室通過(guò)多年的研究，總結(jié)雷擊主要有直擊雷、傳導(dǎo)雷、感應(yīng)雷和開(kāi)關(guān)過(guò)電壓四種類(lèi)型，對(duì)電源設(shè)備影響最大的就是感應(yīng)雷，有可能產(chǎn)生高達(dá)5000KV甚至更高的電壓，具有極大的破壞力。針對(duì)這些問(wèn)題采取了以下措施配合路燈生產(chǎn)廠家完善產(chǎn)品，確保不被雷擊。首先是路燈外部防雷與內(nèi)部防雷相結(jié)合，在路燈安裝位置設(shè)置下引線和簡(jiǎn)單的地網(wǎng)，這些系統(tǒng)構(gòu)成外部防雷系統(tǒng)。該系統(tǒng)可避免路燈因雷擊引起火災(zāi)及人身安全事故。內(nèi)部防雷系統(tǒng)是指電源內(nèi)部通過(guò)接地、設(shè)置電壓保護(hù)等方式對(duì)路燈進(jìn)行保護(hù)。該系統(tǒng)可防止雷電和其他形式的過(guò)電壓侵入設(shè)備，造成設(shè)備毀壞、這是外部防雷系統(tǒng)無(wú)法保證的。這兩者之間是相輔相成的，互為補(bǔ)充。內(nèi)部防雷系統(tǒng)在很多器件上例如外殼、進(jìn)出保護(hù)區(qū)的電纜、金屬管道等都要連接外部防雷系統(tǒng)或者設(shè)置過(guò)壓保護(hù)器，并進(jìn)行等電位連接。

5、節(jié)能、高效

眾所周知，LED路燈項(xiàng)目是國(guó)家節(jié)能減排工程的代表工程。在發(fā)光元器件上，LED本身特性已經(jīng)達(dá)到的非常好的節(jié)能效果，但電源節(jié)能卻一直被各大廠商忽略。所以節(jié)能電源毋庸置疑的將會(huì)是路燈電源最重要的部件。

電壓 DC21V

電流 3000mA(四路恒流輸出,每路輸出750MA)

恒流精度 ±5%

紋波、噪聲<50mV/0~45℃

輸出功率 60W

工作效率:>95%

輸入電壓24VDC (Max30VDC)

UE LED路燈電源，定位適用于各種庭院燈、路燈等戶外燈具。UE LED路燈電源定位以產(chǎn)品的質(zhì)量和對(duì)客戶的服務(wù)來(lái)贏得客戶的滿意度。UE ELECTRONIC是中國(guó)首家獲得LED路燈電源CQC認(rèn)證廠家，同時(shí)也是中國(guó)唯一一家獲得LED路燈電源全球系列CQC認(rèn)證廠家。UE LED路燈電源涵蓋了40W~300W，尤其是105W、150W、180W和240W。UE ELECTRONIC的LED路燈電源根據(jù)試產(chǎn)需求的變化來(lái)不斷的進(jìn)行調(diào)整和改進(jìn)，以適應(yīng)市場(chǎng)的發(fā)展變化。

UE LED路燈電源涵蓋了40W~300W，適用于各種庭院燈、路燈、隧道燈等戶外燈具。大部分產(chǎn)品 獲得UL、TUV、CE、C-Tick、CCC、CQC、CSA、GS、PSE、PSB、BSMI、FCC、GOST-R等各國(guó)安規(guī)認(rèn)證。

以180W為例，它除了具備多組和單組的功能以及短路保護(hù)、過(guò)壓保護(hù)、過(guò)載保護(hù)、過(guò)溫保護(hù)，防水，抗浪涌的基本功能外，還涵蓋1~10V的信號(hào)調(diào)光、PWM控制型號(hào)的調(diào)光功能。還通過(guò)了CQC、CCC、TUV等認(rèn)證。

UE LED路燈適用于各種庭院燈、路燈、隧道燈、探照燈、等戶外燈具所需電源。