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LED照明秘籍

作者: 時間:2011-11-25 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
一個產(chǎn)品最關(guān)鍵的幾個部分不能不知,就是散熱、驅(qū)動電源、光源。下面對散熱、驅(qū)動電源、光源進行解析說明。

  一 散熱

  燈具散熱的問題解答

  對目前常見的白熾燈泡或是熒光燈來說,即便產(chǎn)品本身運行可能產(chǎn)生熱能,但組件的高熱仍可以被有效隔離,使光源與電源接座不會因熱而產(chǎn)生意外的問題。但固態(tài)就不同,一來組件集中單點的運行高溫,必須采取更多積極手段進行散熱處理,同時搭配主動有效的熱處理機制,才能避免燈具發(fā)生問題。LED固態(tài)光源熱處理問題較傳統(tǒng)燈具復雜得多。

  傳統(tǒng)光源或燈具多有運行過程產(chǎn)生高熱的問題,例如鹵素燈泡或白熾燈泡,若是白熾燈形式,即在特殊處理的燈球內(nèi)加熱鎢絲產(chǎn)生光亮。

  實際上,高溫產(chǎn)生在燈絲上而非燈座,即便燈座會因燈球玻璃或是金屬受鎢絲發(fā)光的輻射熱、熱傳導間接產(chǎn)生高溫,但產(chǎn)生的溫度都在可接受的安全范圍,再加上非直接接觸傳導,安全性也相對較高。

  但換成LED固態(tài)光源形式的燈具,其熱處理便可能成為新的應(yīng)用安全問題。多數(shù)人會認為LED具高能源轉(zhuǎn)換效率、低驅(qū)動能源優(yōu)勢,自然使用安全性較高,但實際上LED固態(tài)光源為了達到日常照明的應(yīng)用目的,必須透過加大單組組件的功率去強化單元件的輸出流明,例如燈具廠會采取多LED組件整合形式加強輸出效果,且多組件同時運行也能改善LED固態(tài)光源光型偏向點光源的問題,讓LED固態(tài)光源技術(shù)的燈具可產(chǎn)生如燈泡般的面光源效果。

  如果要強化單元件的輸出流明,必須更高的電流,以使LED芯片的PN接面產(chǎn)生更多流明,但更高電流也會讓單點LED組件的溫度升高、更難處理,甚至為了提高燈具的光型表現(xiàn)、發(fā)光效率而采取多組件并用形式,也會使LED燈具的高溫問題加劇,讓散熱問題更難處理。

  綜觀目前LED燈具市場的發(fā)展趨勢,多數(shù)LED光源的廠商大多會先以市場為主導,因為高單價、高利潤,也可以借由技術(shù)差異迅速打入發(fā)展技術(shù)較前衛(wèi)的LED光源市場,例如,針對室內(nèi)裝潢、情境燈具應(yīng)用的嵌燈、壁燈、吸頂燈就成為LED光源燈具較常見的設(shè)計形式,其替換傳統(tǒng)燈具后的省電效益亦最受相關(guān)業(yè)者關(guān)注。

  LED光源燈具必須重點處理的熱管理設(shè)計,在可能于密閉或半密死循使用的嵌燈、壁燈、吸頂燈產(chǎn)品,形成更嚴苛的挑戰(zhàn),燈具開發(fā)商必須從材料、產(chǎn)品構(gòu)型、主/被動散熱機制、驅(qū)動芯片設(shè)計等方面投入更多資源,以避免產(chǎn)品的問題肇生。特別是LED嵌入式燈具體積小,且常采多組件整合,模塊的散熱設(shè)計難度較高。嵌入式燈具外殼采鋁擠型或散熱片設(shè)計,可發(fā)揮自體散熱作用。但這還遠遠不夠。

  LED熱管理:NTC持續(xù)運行溫度維持LED燈使用安全

  若LED燈具沒有搭配足夠的熱管理設(shè)計,在使用過程中可能會導致燈具因為經(jīng)常性高熱運行造成壽命銳減,產(chǎn)生必須頻繁更換故障LED燈具的困擾,嚴重者甚至可能釀成意外,因運行高溫造成線或是周邊裝潢著火燃燒!

  在產(chǎn)品開發(fā)階段,可運用智能型LED燈光控制技術(shù),透過主動式的監(jiān)看LED燈具與整體光源模塊的溫度表現(xiàn),簡化裝置的熱管理工作,同時當燈具與周遭溫度上升至區(qū)段時,燈具必須降低電功率、減少LED亮度輸出,以此提升LED固態(tài)光源燈具的使用安全性。

  像LED吸頂燈外殼考慮較簡單的設(shè)計形式,若燈具本身所使用的驅(qū)動器功能較聚焦于電源轉(zhuǎn)換與LED組件驅(qū)動,并未內(nèi)嵌溫控微處理器與散熱處理模塊,為避免增加產(chǎn)品原料件的成本,LED燈具可整合NTC(NegativeTemperatureCoeffient)負溫度系數(shù)ThermistorSensors電,是成本效益相對較高的安全設(shè)計方案。

  所謂NTC電,其設(shè)置目的是藉由透過電子回去監(jiān)看LED的模塊燈具溫度,透過默認溫度警示或是對應(yīng)自動處理驅(qū)動狀況,采關(guān)閉LED固態(tài)光源模塊方式,來提升LED燈具的使用安全,同時NTC電也能降低設(shè)計的復雜度。

  由于NTC電的溫度系數(shù)非常大,因此可以偵測得知微小的溫度變化表現(xiàn),被廣泛應(yīng)用于需量測、控制與補償溫度的相關(guān)電設(shè)計中,而NTC電在LED光源模塊設(shè)計中,基本上為量測LED固態(tài)光源燈具的產(chǎn)品周邊溫度變化,至于量測狀況會隨著NTC改變的電壓現(xiàn)況,直接測得電壓和NTC電的溫度對應(yīng)關(guān)系。

  當NTC和周邊電或整個模塊溫度提升時,NTC電的電阻隨即降低,產(chǎn)品可依此相依關(guān)系進行相關(guān)安全控制機制反饋,例如減少LED發(fā)光組件的驅(qū)動電流或是直接強制關(guān)閉燈具照明,在燈具溫度問題改善后自動回復照明狀態(tài),藉此獲得燈具使用的安全性。

二 驅(qū)動電源

  LED驅(qū)動電源也是一個配套產(chǎn)品,目前市場上的電源品質(zhì)參差不齊,下面提供一些LED驅(qū)動電源的相關(guān)知識。

  1、什么是LED驅(qū)動電源

  LED驅(qū)動電源把電源供應(yīng)轉(zhuǎn)換為特定的電壓電流以驅(qū)動LED發(fā)光的電壓轉(zhuǎn)換器,通常情況下:LED驅(qū)動電源的輸入包括高壓工頻交流(即市電)、低壓直流、高壓直流、低壓高頻交流(如電子變壓器的輸出)等。而LED驅(qū)動電源的輸出則大多數(shù)為可隨LED正向壓降值變化而改變電壓的恒定電流源。LED電源核心元件包括開關(guān)控制器、電感器、開關(guān)元器件(MOSfet)、反饋電阻、輸入濾波器件、輸出濾波器件等等。根據(jù)不同場合要求、還要有輸入過壓保護電路、輸入欠壓保護電路,LED開路保護、過流保護等電路。

  2、LED驅(qū)動電源的特點

  (1)高可靠性

  特別像LED路燈的驅(qū)動電源,裝在高空,維修不方便,維修的花費也大。

  (2) 高效率

  LED是節(jié)能產(chǎn)品,驅(qū)動電源的效率要高。對于電源安裝在燈具內(nèi)的結(jié)散熱非常重要。電源的效率高,它的耗損功率小,在燈具內(nèi)發(fā)熱量就小,也就降低了燈具的溫升。對延緩LED的光衰有利。

  (3)高功率因素

  功率因素是電網(wǎng)對負載的要求。一般70瓦以下的用電器,沒有強制性指標。雖然功率不大的單個用電器功率因素低一點對電網(wǎng)的影響不大,但晚上使用照明量大,同類負載太集中,會對電網(wǎng)產(chǎn)生較嚴重的污染。對于30瓦~40瓦的LED驅(qū)動電源,據(jù)說不久的將來,也許會對功率因素方面有一定的指標要求。

  (4)驅(qū)動方式

  現(xiàn)在通行的有兩種:其一是一個恒壓源供多個恒流源,每個恒流源單獨給每路LED供電。這種方式,組合靈活,一路LED故障,不影響其他LED的工作,但成本會略高一點。另一種是直接恒

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