路燈照明中大功率LED驅(qū)動(dòng)電源質(zhì)量設(shè)計(jì)要點(diǎn)概述

摘 要 路燈照明對(duì)穩(wěn)定性、發(fā)光均勻性能上的要求較高，尤其是對(duì)于功率較大的LED驅(qū)動(dòng)電源，在設(shè)計(jì)方面需注意的方面較多。本文將其予以歸納，可分為散熱設(shè)計(jì)、浪涌保護(hù)、隔離保護(hù)、過壓電流保護(hù)、諧波小共五大方面，旨在提升我國(guó)在路燈照明領(lǐng)域大功率LED驅(qū)動(dòng)電源質(zhì)量設(shè)計(jì)開展的水平。

關(guān)鍵詞 路燈照明;大功率;LED;驅(qū)動(dòng)電源;質(zhì)量設(shè)計(jì)

為保證路燈照明效果持續(xù)且穩(wěn)定，針對(duì)大功率LED燈工作性能上的要求即為使用安全，發(fā)光強(qiáng)度較為理想，亮度保持恒定。當(dāng)前為了延長(zhǎng)大功率LED驅(qū)動(dòng)電源質(zhì)量設(shè)計(jì)水平，必須對(duì)普通的減壓、穩(wěn)壓驅(qū)動(dòng)電源設(shè)計(jì)予以革新。針對(duì)設(shè)計(jì)中影響質(zhì)量的關(guān)鍵點(diǎn)入手，有助于將大功率LED燈照明的效果充分展現(xiàn)。基于此，本文將針對(duì)驅(qū)動(dòng)電源質(zhì)量設(shè)計(jì)要點(diǎn)予以論述，以供參考。

1路燈照明中大功率LED驅(qū)動(dòng)電源運(yùn)行穩(wěn)定性設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1.1 散熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

路燈照明大功率LED系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)構(gòu)成模塊可分為透鏡、散熱結(jié)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)電源與光源4大部分?？梢婒?qū)動(dòng)電源能否穩(wěn)定工作受到系統(tǒng)內(nèi)部散熱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的影響。從另一方面來看，若系統(tǒng)散熱性能較差，會(huì)導(dǎo)致路燈照明受到影響，其中壽命上的影響是最顯著的，故在設(shè)計(jì)時(shí)，需對(duì)引發(fā)驅(qū)動(dòng)電源發(fā)熱的因素予以綜合分析，在展開設(shè)計(jì)。查閱相關(guān)資料可得[1]與大功率LED驅(qū)動(dòng)電源系統(tǒng)散熱有關(guān)的因素包括三點(diǎn)：溫升、熱阻與結(jié)溫。此外，通過分析LED燈具發(fā)熱后熱源的散發(fā)途徑，可將其在設(shè)計(jì)時(shí)常用的散熱方式分為總結(jié)為兩點(diǎn)：一次封裝熱源發(fā)散法與二次熱沉熱源發(fā)散法。故在設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)者可根據(jù)使用用途上，與使用性能，使用環(huán)境等多方面因素相容考慮，選擇更為適配的散熱方式。通?？蛇x取的散熱方式有單獨(dú)引進(jìn)LED專用散熱器或是對(duì)LED燈具自身構(gòu)成材料予以優(yōu)化，并設(shè)計(jì)出最易散熱的結(jié)構(gòu)類型，如蜂巢型。通過上述論述可以得出，為提升大功率LED驅(qū)動(dòng)電源散熱方面性能，可通過下述兩類方法解決：一是對(duì)LED燈具外部散熱結(jié)構(gòu)方式開展優(yōu)化，也可引入專用LED芯片，智能化調(diào)控驅(qū)動(dòng)電源運(yùn)行環(huán)境溫度，既能保證電源運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)定性，也能保證電源運(yùn)行時(shí)節(jié)能效果的提升。其中環(huán)境運(yùn)行溫度調(diào)控重點(diǎn)在于結(jié)溫。經(jīng)試驗(yàn)論證表明，電源運(yùn)行最穩(wěn)定的溫度為適當(dāng)?shù)陀贚ED電源運(yùn)行時(shí)的安全結(jié)溫[2]。二是對(duì)提升LED燈芯內(nèi)部調(diào)控效率，激發(fā)內(nèi)量子效應(yīng)，在一定的電流條件下，使發(fā)熱效率提升至最有水平。

1.2 浪涌保護(hù)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

驅(qū)動(dòng)電源是控制路燈照明系統(tǒng)電流傳輸?shù)年P(guān)鍵模塊，在其中尤其要對(duì)其抗反向電壓能力重點(diǎn)設(shè)計(jì)。分析引起驅(qū)動(dòng)電源浪涌電壓來源途徑可知，引發(fā)路燈照明系統(tǒng)浪涌電壓最常見的因素為雷擊。其他維度影響因素包括：運(yùn)行設(shè)備開關(guān)機(jī)較為頻繁、不同功能模塊反復(fù)切塊所致短路故障等。權(quán)威機(jī)構(gòu)調(diào)研表明，路燈照明驅(qū)動(dòng)電源系統(tǒng)一年內(nèi)平均每天會(huì)產(chǎn)生兩次浪涌電壓，故針對(duì)驅(qū)動(dòng)電源浪涌電路的防護(hù)有著重要價(jià)值。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，可遵循以下設(shè)計(jì)理念：選取最為適配的保護(hù)電路類型，并要與路燈使用基礎(chǔ)情況相對(duì)應(yīng)，在保證安全性的同時(shí)，也要控制驅(qū)動(dòng)電源設(shè)計(jì)時(shí)的總預(yù)算數(shù)上升不大;科學(xué)統(tǒng)籌規(guī)劃整體設(shè)計(jì)電路，詳細(xì)為保護(hù)、控制、驅(qū)動(dòng)、電源切換電路四大方面[3]。并要保證電路運(yùn)行時(shí)，相互產(chǎn)生的諧波不影響相互電流正常運(yùn)行;最后，也是決定設(shè)計(jì)質(zhì)量最關(guān)鍵的一點(diǎn)，即要在有限的預(yù)算規(guī)劃下，擇取性價(jià)比最高的電子元件。

1.3 電源運(yùn)行諧波小

驅(qū)動(dòng)電源若想穩(wěn)定運(yùn)行，最常見，影響程度最大的因素即為開關(guān)調(diào)控受到諧波干擾。若對(duì)線路板其他環(huán)節(jié)運(yùn)行產(chǎn)生影響，則會(huì)對(duì)開關(guān)系統(tǒng)的穩(wěn)定調(diào)控穩(wěn)定性造成影響。故在當(dāng)今的常用設(shè)計(jì)中，多采用隔離抑制諧波的方式。在開關(guān)穩(wěn)壓變壓器附近另設(shè)置一工頻變壓器，防止各部分電路運(yùn)行時(shí)諧波的相互干擾，從而保證系統(tǒng)得以正常運(yùn)行。

筆者建議為減少驅(qū)動(dòng)電源運(yùn)行諧波，可選取裸板內(nèi)置式LED驅(qū)動(dòng)燈管系統(tǒng)。注意選擇時(shí)關(guān)注的要點(diǎn)為：器件排版是否合理、電源外觀質(zhì)感情況、線路板銅箔的線條是否規(guī)劃規(guī)整等。零件中的電壓模塊組成寬度是否大于1mm。絕緣性能是否過關(guān)，線路板是否被覆三防漆，線路板內(nèi)部電容插件構(gòu)成是否規(guī)整，無使用質(zhì)量問題。元器件是否在線路板上均勻分布，且能夠保證長(zhǎng)時(shí)間使用。

1.4 過壓電流保護(hù)

對(duì)驅(qū)動(dòng)電源設(shè)計(jì)穩(wěn)定性的要求，特別是在工業(yè)環(huán)境中，設(shè)計(jì)人員需考慮更多因素，才可提出高質(zhì)量的設(shè)計(jì)方案。其中過壓保護(hù)性能是系統(tǒng)能否穩(wěn)定運(yùn)行的重要考核項(xiàng)目。因?yàn)檫^壓保護(hù)系統(tǒng)若想長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，必須要增設(shè)更多輔助部件，但這些附加部件一方面占用電路板空間，另一方面所產(chǎn)生的諧波干擾甚至?xí)?dǎo)致系統(tǒng)設(shè)計(jì)質(zhì)量大不如前。在最壞的條件下，甚至?xí)鬟f有違運(yùn)行指令的信號(hào)。額外支出的成本方面同樣也是設(shè)計(jì)人員需考慮的關(guān)鍵問題之一。故當(dāng)前在設(shè)計(jì)過壓電流保護(hù)方式時(shí)，多參考傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方案之精髓，以便找尋保護(hù)等級(jí)與系統(tǒng)精度兩者間的最優(yōu)解。在路燈設(shè)計(jì)中，最簡(jiǎn)單也最常見的設(shè)計(jì)方法是在線路外部增設(shè)瞬態(tài)電壓抑制器（TVS）二極管保護(hù)，且作用顯著，其對(duì)瞬時(shí)電壓峰值的響應(yīng)速度既是快又靈敏，為最大化調(diào)控安裝效果，可將其置于地線、電源線與信號(hào)線之間。

1.5 隔離保護(hù)

本文中重點(diǎn)研究大功率路燈，在電壓一定的情況下，電流需要盡可能大。在調(diào)控電流的同時(shí)，決不能出現(xiàn)瞬時(shí)電壓過高的情況。LED路燈運(yùn)行時(shí)，對(duì)電壓要求較大，需要長(zhǎng)時(shí)間保持較穩(wěn)定的電壓水平，故在設(shè)計(jì)負(fù)載電路時(shí)，隔離保護(hù)仍是不可或缺的設(shè)計(jì)模塊。

2結(jié)束語

當(dāng)今設(shè)計(jì)大功率LED照明系統(tǒng)時(shí)，一方面要考慮質(zhì)量，壽命，性能因素，另一方面要考慮國(guó)家對(duì)于路燈照明節(jié)能的要求。我國(guó)在大功率白光LED燈發(fā)展領(lǐng)域已取得了不小的成就，相信隨著其技術(shù)發(fā)展不斷進(jìn)步，驅(qū)動(dòng)電源的設(shè)計(jì)水準(zhǔn)也將隨之得到提升。廣泛應(yīng)用于市政照明中，也將很快成為現(xiàn)實(shí)。

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作者簡(jiǎn)介

張立娟（1982-） ，女，黑龍江省大慶人;學(xué)歷：碩士研究生，現(xiàn)就職單位：吉林電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，研究方向：自動(dòng)化。