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LED芯片和电源装在一起,一般空间狭小,散热条件差,如何保证LED电源质量和寿命,就要从设计前就开端思忖,从而避免LED电源很快失效,可以说LED电源寿命是制约着LED发展的关键。这是一下需要系统设计和考虑的综合问题。我们认为影响LED电源寿命的性能包括环境特征,部件和电力待征,综合有以下方面:
1、实际应用环境的影响:高湿环境、高温环境、多尘环境、强磁环境、震动环境
2、灯饰温度环境的影响:灯饰内温小于65度、灯饰外壳小于75度、电源温度小于60度
3、供电电网的影响:不稳定电网的电压输入会对LED电源的部件造成冲击,从而影响LED驱动的使用寿命脉。
4、绝缘和安装的影响:产品的正确安装和良好的绝缘会增强LED电源的应用力。
5、电解电容的影响:电解电容器的封口部位会漏出气化的电解液,这种现象会随着温度的升高而加速,一般认为温度每上升10℃,泄漏速度会提高至2倍。因此可以说电解电容器决定了电源装置的寿命。如果选用105度,寿命为10000小时的高温电解电容,根据通行的电解电容寿命估算公式“每降低10度,寿命增加一倍”,那么它为95度环境下工作寿命为20000小时,在85度环境下工作寿命为40000小时。LED驱动电源的正常工作寿命要取决于电源所使用的电解电容的寿命,电解电容的寿命又取决于电容本身的寿命及工作温度。电容温度65℃时的寿命只能保证约8万小时;电容温度75℃时的寿命只能保证约4万小时;电容温度85℃时的寿命只能保证约2万小时;电容温度95℃时的寿命只能保证约1万小时;从以上的推算:电解电容温度每上升10℃,寿命将会减半。
6、开关次数的影响:多数电源设有电容器输入型的整流回路,在通入电源时,会产生浪涌电流,导致开关接点疲劳,引发接触电阻增大及吸附等问题。理论上认为,在电源期望寿命期间,开关的通断次数约有10000次。
7、冲击电流保护电阻、热敏功率电阻的影响:为抵搞电源通入时产生的冲击电流,通常电源的设计将电阻与SCR等元件并联起来使用。电源通入时的电力峰值高达额定数值的数十倍至数百倍,结果导致电阻热疲劳,引起断路。处在相同情况下的热敏功率电阻器也会产生热疲劳现象。

解析LED电源的隔离与非隔离
在一般的LED照明市场上,存在非隔离设计和隔离型驱动电源之分。非隔离设计仅限于双绝缘产品,例如灯泡的替代产品,其中LED和整个产品都集成并密封在非导电塑料中,因此,最终用户并没有任何触电的危险。二级产品都是隔离型的,价格相对比较昂贵,但在用户可以接触到LED和输出接线的地方(通常在LED照明和路灯照明应用的情况下),这种产品必不可少。
带隔离变压器或者电气隔离的LED驱动电源意味着LED可以直接用手接触而不会触电。而无隔离变压器的LED驱动电源虽仍可以借助防护外壳实现部分机械绝缘,但此时的LED在工作时并不能直接接触。

绝缘型灯泡在今后将成为主流
物理设计决定着驱动器是隔离式还是非隔离式。安全规则通常要求使用两个独立的隔离层。设计师可以选择两种物理隔离层,即塑料散光罩和玻璃护罩,并使用非隔离式电源。如果物理隔离成本太高、存在机械困难或者吸收太多光,就必须在电源中解决电气隔离问题。
隔离式电源通常要比同等功率水平的非隔离式电源大一些。照明灯设计师必须在他们所设计的每款产品中进行大量的成本及设计优化工作。由于适用于不同的应用,是采用隔离的绝缘变压器还是采用隔离的防护灯罩外壳,设计者在不同的角度考虑永远会有不同的见解。
通常,他们会从多方面去分析,例如成本与制造工艺、效率和体积、绝缘可靠性和安全规范的要求,等等。带变压器的驱动成本较高,但也相应让LED灯具变得更加实用,能够满足终端用户偶然接触LED的需要。当白炽灯玻璃外壳很容易被损坏时,一个E27型号的普通灯泡可被替换成为LED灯。
此外,在工业区或者是办公设备应用中的灯具并不需要接触到终端用户,如路灯和商场照明,这时的LED灯也确实需要隔离变压器。
作为一个让最终用户能安全使用的产品,一定会考虑绝缘与隔离的可靠性。作为完整的产品,产品表面使用者能接触到的部分一定要经过隔离,不能让人触电。而从产品整个系统而言,隔离是不可避免的,区别只是设置隔离的位置不同。有些设计者采用隔离的变压器设计,因此他们可以简化散热和灯罩的设计。如果用非隔离的驱动设计,在灯壳等结构上就必须考虑可靠的绝缘要求。因此作为电源驱动,隔离与非隔离的方案一直都同时存在。
中国LED驱动电源制造商们可能面对的主要挑战是找到低成本的AC/DC驱动器,从而满足在低成本电源系统中实现更严格的功率因子和效率表现。未来,在空间受限且存在散热困难的系统(比如LED灯具)中使用高质量、高可靠性的电源,将不再免费。然而,在最终用户使用过许多某款寿命在10,000小时左右的灯泡之前,要想证明其质量高是相当困难的事情。

基于变压器的隔离型LED驱动电源将是主流
隔离和非隔离LED驱动电源方案各有优缺点。业内人士认为,ClassII将是主流,因为它简化了LED散热问题。ClassI或II系统依赖接地系统,在大多数情况下,跟安装地点很有关系。ClassII较常见,它要求双级或加强型隔离,也即需要变压器磁性绕组、绝缘带和物理隔绝。ClassI系统要求一个接地外壳和(或)机械障碍,而这时ClassII系统不需要的。
有好几个趋势正在推动LED照明市场的发展。首先是高亮度LED效率的不断改善和非常高效率的高可靠性恒流LED驱动电源的不断涌现,其次是全球立法禁止白炽灯照明(由于其低效率)和CFL节能灯的逐步淡出(如果打破的话,它会流出对环境有害的水银)。这些因素综合起来正使得LED照明成为一个长期的发展趋势。当然,低系统成本(包括LED、热管理系统和LED驱动器)永远是消费者广泛采用LED通用照明的推动力。
事实上,在很多LED照明产品中,失效是一个常见现象,大多数是因为电源的失效,而不是LED的失效。在设计层面上,必须变成系统热设计的专家。LED提供高效率,但它们也比白炽灯或节能灯产生更多的传导热量。
由于许多LED照明应用封闭在一个很小的空间里,很难用通风的办法来散热。如果没有仔细的热设计,LED和电源驱动电路很容易因为高温而退化或永久失效。
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