LED電源應(yīng)用于LED路燈時(shí)注意的事項(xiàng)及發(fā)展方向

　　全球人類正在努力改變地球溫室效應(yīng)帶來的影響，節(jié)能減排呼聲高漲。當(dāng)今可稱為節(jié)能“長壽命”項(xiàng)目的焦點(diǎn)產(chǎn)品“LED路燈”成了節(jié)能照明產(chǎn)業(yè)的“寵兒”。據(jù)高工led產(chǎn)業(yè)研究中心的調(diào)查顯示，2009年“十城萬盞”的21個(gè)試點(diǎn)城市中,已經(jīng)安裝的LED路燈(含隧道燈)大約為22.2萬盞。其中濰坊3.5萬、武漢2.8 萬、重慶2.5萬、揚(yáng)州1.5萬,四座城市的裝燈量之和為10.3萬,占總量近一半。2009年多數(shù)城市仍處于工程試點(diǎn)階段,預(yù)計(jì)兩年內(nèi)將大規(guī)模鋪開。

　　但我們要清晰的認(rèn)識(shí)到，當(dāng)大家都在宣傳LED的長壽命時(shí)，忽略或避開了另一個(gè)決定LED燈具壽命的關(guān)鍵問題：那就是LED驅(qū)動(dòng)電源的質(zhì)量。

　　對(duì)此，筆者對(duì)影響LED電源質(zhì)量的關(guān)鍵部分進(jìn)行了淺議的的分析，供大家參考！

　　LED電源的壽命：

　　由于LED燈具不同于傳統(tǒng)燈具，傳統(tǒng)燈具中除部分功率轉(zhuǎn)化為光能外，絕大部分功率都轉(zhuǎn)化為紅外輻射能量輻射到燈具外部空間（就類似于浴霸燈一樣），而LED是半導(dǎo)體發(fā)光，其除部分功率轉(zhuǎn)化為光能外，絕大部分功率都轉(zhuǎn)化為熱能，這些熱量只能借助與芯片緊密結(jié)合的燈體散熱。

　　商家為了燈具產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的整體優(yōu)美，往往把電源與LED燈體結(jié)構(gòu)緊密設(shè)計(jì)在一起，LED的發(fā)熱與電源的發(fā)熱疊加，這樣電源和LED光源都處在惡劣的工作環(huán)境中，當(dāng)工作環(huán)境的溫度超過一定的溫度時(shí)，電源及LED的壽命大打折扣。電源內(nèi)部設(shè)置溫度保護(hù)時(shí)會(huì)出現(xiàn)反復(fù)開關(guān)燈的現(xiàn)象，不設(shè)置溫度保護(hù)又會(huì)引起高溫?fù)p壞電源器件及加速LED的光衰。

　　 LED電源屬于開關(guān)電源，開關(guān)電源的質(zhì)量與可靠性取決于其電路設(shè)計(jì)，生產(chǎn)工藝，及器件的質(zhì)量。電解電容是大功率開關(guān)電源中必不可少的組成部分。

　　而開關(guān)電源的正常工作壽命要取決于電源所使用的電解電容的壽命，電解電容的壽命又取決于電容本身的壽命及工作溫度。

　　電解電容在不同的溫度下其工作壽命差異很大。

　　就拿國外某著名品牌電解電容為例：

　　其通用-40℃ -- ＋105℃規(guī)格電容壽命保證值是（在105℃滿負(fù)載條件下）4000小時(shí)。如果我們?cè)O(shè)計(jì)時(shí)電容紋波電流負(fù)載值最大使用到85％，則：按其提供的壽命估算公式

　　電容溫度65℃時(shí)的壽命只能保證約8萬小時(shí)；

　　電容溫度75℃時(shí)的壽命只能保證約4萬小時(shí)；

　　電容溫度85℃時(shí)的壽命只能保證約2萬小時(shí)；

　　電容溫度95℃時(shí)的壽命只能保證約1萬小時(shí)；

　　從以上的推算：電解電容溫度每上升10℃，壽命將會(huì)減半。

　　電解電容器的工作溫度示意圖；

　　電源自體溫升：電源設(shè)計(jì)的比較好的功率器件溫升在25-３0℃左右，設(shè)計(jì)的比較差的溫升大于35℃，戶外 LED電源要求防水，需采用密封式的外殼，為了防護(hù)等級(jí)的提高廠家要求灌膠處理，不同的膠體材料價(jià)格成本不一樣，導(dǎo)熱性能也不一樣，廉價(jià)膠導(dǎo)熱性能差，且需高溫烘烤，往往會(huì)造成元器件不同程度的隱形損傷及緊束拉傷，留下隱患。（散熱處理的不好使得殼體內(nèi)電解電容工作環(huán)境如同保溫瓶，溫度積累無法散出）。

　　燈具自體溫升：由于LED產(chǎn)生的大量熱本身就依靠殼體來散熱,合理的設(shè)計(jì)其LED燈具 殼體溫度約20℃-25℃間。 即：在室溫25℃工作條件下，燈具殼體溫度約 45℃-50℃左右。

　　燈具工作環(huán)境溫度： 部分地區(qū)夏季夜晚戶外地表溫度高達(dá)40℃，甚至更高。

　　綜合以上應(yīng)用條件：惡劣環(huán)境下電容工作環(huán)境溫度會(huì)大于95℃。 也有人提出是否可用陶瓷或固體電容，但以目前的電容技術(shù)這兩種電容都無法做成高壓大容量。 當(dāng)然，好鞍需配好馬，使用長壽命的電容并不一定就能保證電源壽命 要提高電源壽命就需要從多方面來改善：

　　使用較高壽命的電容，提高電源效率，優(yōu)化電源的散熱設(shè)計(jì)，優(yōu)化燈具的散熱設(shè)計(jì)。

　　諸多燈具企業(yè)為了考慮燈具設(shè)計(jì)的緊湊以求降低重量，要求將電源體積做的小巧并安裝在密閉的空間里，其電源的散熱條件受到限制。因此高的效率，小的體積及更好的散熱設(shè)計(jì)是電源面臨的挑戰(zhàn)。

　　電源與燈具的配套及量質(zhì)問題：

　　由于LED照明是新興的產(chǎn)業(yè)，目前還沒大面積普及/民用化，主要是一些工程試點(diǎn)應(yīng)用同時(shí)沒有可以依照的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，每一家設(shè)計(jì)的燈具所需求的電源在結(jié)構(gòu)/電氣上都不一樣。 多數(shù)中國企業(yè)的習(xí)慣是在產(chǎn)品研發(fā)的初期沒讓配套供應(yīng)商參入，而是在產(chǎn)品設(shè)計(jì)完成后再去找能配套的供應(yīng)商，同樣多數(shù)LED燈具企業(yè)在燈具設(shè)計(jì)初期沒有跟可以合作的電源廠家溝通與合作，而是按自己的想法或仿照某一同行的做法在LED基板及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成后才考慮電源的問題。往往會(huì)找不到合適的/質(zhì)量合格的電源，同時(shí)這樣一來交期都趕得非常緊。

　　因此造成LED電源的現(xiàn)狀是： 需求批量小，品種多，通常是幾百到幾K，無法像傳統(tǒng)電源幾十k----上百k的生產(chǎn)。各家需求的電氣/結(jié)構(gòu)通用性差，無法大批量生產(chǎn)，基本都是定制品，無法提前備料/備貨。 LED工程交期短，大部分電源為滿足客戶要求需要臨時(shí)設(shè)計(jì)/更改設(shè)計(jì)，造成材料采購周期短/生產(chǎn)工藝不成熟，從而導(dǎo)致電源成本的急劇上升，及質(zhì)量的不穩(wěn)定 。

　　所以，將LED電源標(biāo)準(zhǔn)化從而提高通用性，降低成本，以批量化生產(chǎn)提高質(zhì)量是大家努力實(shí)現(xiàn)的方向目標(biāo)。

　　目前市面上的LED電源質(zhì)量層次不齊。多數(shù)做傳統(tǒng)開關(guān)電源的廠商開始嘗試做LED電源，但畢竟LED電源目前的使用條件與傳統(tǒng)消費(fèi)電子的電源使用條件與要求要惡劣很多，同時(shí)在高效率的LED電源中需要一些新的電源技術(shù)。不少電源廠商及燈具廠商開始都沒注意到這些，從而在電源上栽跟頭的也不為少數(shù)。

　　同時(shí)一些小公司其受專業(yè)技術(shù)的限制而采用仿照其它家的設(shè)計(jì)，延續(xù)別人犯過的錯(cuò)誤，沒有創(chuàng)新。為追求低成本高利潤，采用低成本的材料，省略生產(chǎn)工藝，在設(shè)計(jì)質(zhì)量／生產(chǎn)質(zhì)量／材料質(zhì)量方面如沒有可靠的質(zhì)量體糸保證。其生產(chǎn)的電源在可靠性及壽命方面遠(yuǎn)達(dá)不到目前LED燈具的需求。

　　目前初步了解國內(nèi)在大功率LED電源市場上質(zhì)量處于中高端及市場占有率較大，同時(shí)口碑較好的有以下品牌：茂碩，英飛特，慧華，明緯，臺(tái)達(dá) 等LED應(yīng)用產(chǎn)品電源 。

　　茂碩，明緯，臺(tái)達(dá)，等是傳統(tǒng)品牌開關(guān)電源的制造商，在生產(chǎn)規(guī)模及工藝方面有較大的優(yōu)勢茂碩的一系列恒流恒壓LED大功率電源。茂碩電源為了保證電源的高可靠性的長壽命，采用世界一流品牌的電子原器件。特別是電源壽命的短板----電解電容，采用的是日本原裝，軍工級(jí)別的105℃。高可靠、高效率、長壽命特性來源于60%的軍工電源設(shè)計(jì)，30%的原材料和10%的生產(chǎn)制造工藝和一流的檢測實(shí)驗(yàn)設(shè)備。關(guān)鍵是公司技術(shù)人員走訪一線用戶共同探討宣傳電源的合理應(yīng)用，不同分路和最優(yōu)線路組合方式，幫助其燈具設(shè)計(jì)工程師拿出解決方案。

　　英飛特，慧華，是專業(yè)LED電源的設(shè)計(jì)制造商。在LED電源技術(shù)及整體LED解決方案方面有各自獨(dú)到的優(yōu)勢。

　　上述廠商都有較強(qiáng)的技術(shù)研發(fā)實(shí)力，都有完整的規(guī)?；a(chǎn)線及完善的生產(chǎn)檢測設(shè)備。

　　LED路燈發(fā)展方向

　　本人經(jīng)歷了近20年的照明行業(yè)洗禮，對(duì)當(dāng)今年輕的LED諸多照明企業(yè)的涉世不深，深表擔(dān)憂。客觀的認(rèn)為業(yè)內(nèi)90%LED戶外照明應(yīng)用產(chǎn)品廠商的誤區(qū)隨著產(chǎn)業(yè)發(fā)展的大浪淘沙，老板們的辛苦積蓄將會(huì)付之東流。多次和諸多電源廠商和燈具外形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)人員的溝通和多次媒體的呼吁中，主張建議從路燈照明的要求上需真正認(rèn)識(shí)到戶外燈具制作的真蒂。企業(yè)的設(shè)計(jì)人員應(yīng)該在實(shí)際的路面去研讀常規(guī)照明的精髓，現(xiàn)今一些LED路燈如安裝跳臂低于10℃可行嗎？與常規(guī)路燈的效果有差異嗎？道路照明不單單是為了照亮路面，起引導(dǎo)作用才是明智之舉。比人一直認(rèn)為燈具是有思想有藝術(shù)的，常規(guī)照明燈具受光源的特定條件限制還在努力往“白天觀景，夜晚觀燈”的方向發(fā)展，作為第四代光源的LED最具優(yōu)勢。

　　LED半導(dǎo)體照明應(yīng)用產(chǎn)品的光學(xué)配光，也是當(dāng)今業(yè)內(nèi)關(guān)注的技術(shù)，特別是LED路燈的配光。因?yàn)槭屈c(diǎn)光源的特殊性，從封裝的一次性到透鏡的二次配光，不同高度到間距的差異及材料的光衰減處理，是要求較高的技術(shù)。廣東宏磊達(dá)光電科技有限公司在光學(xué)配光設(shè)計(jì)這方面的技術(shù)優(yōu)勢較好，并具有一定的生產(chǎn)規(guī)模，封裝支架及應(yīng)用產(chǎn)品的透鏡設(shè)計(jì)生產(chǎn)占據(jù)國內(nèi)