LED路燈恒流模塊的設計

我們知道所有的LED都必須采用恒流源供電，但是目前很多路燈制造商是在LED模塊已經(jīng)設計好的情況下尋找合適的恒流模塊。殊不知這種設計方法是會遇到問題的，至少這種設計不是最佳的。有可能還要重新設計LED模塊。

　　經(jīng)常收到客戶的電話詢問，你們的恒流驅(qū)動模塊能夠帶多大的功率的LED??？這種問題實際上是無法回答的。因為恒流模塊能夠帶多大的功率與很多因素有關。從恒流模塊本身來說，它主要與散熱要求和散熱條件有關，當然也和驅(qū)動芯片的電流驅(qū)動能力有關。然而即使這些都已經(jīng)確定下來，例如已經(jīng)選定了SLM2842這一款恒流模塊，那么他的驅(qū)動能力似乎完全確定了！其實不然！雖然它的極限驅(qū)動能力是已知的，例如它最大開關電流，最大輸入電流，最大輸入電壓和最大輸出電壓等。其實，一個恒流模塊的驅(qū)動功率除了和它的散熱能力有關以外，最主要的還和它的工作效率有關。而它的工作效率則和很多外在的因素有關，尤其是用戶使用情況有關。所以在設計或選用LED模塊的時候就要考慮恒流源的要求和特點。

　　一．LED連接架構(gòu)

　　在設計和選用LED模塊時就需要考慮一些和恒流模塊和其他有關的要求。
　　1．串聯(lián)的LED數(shù)應當少于10個，這是因為作為LED燈具，有一個安規(guī)上的要求。根據(jù)歐盟IEC 61347-2-13 (5/2006)標準，針對采用直流或交流供電的LED模塊要求在LED燈具中的電壓不得超過最大安全特低電壓(SELV)，也就是其工作輸出電壓≤25 Vrms (35.3 Vdc)，所以串聯(lián)的LED總數(shù)不得超過10個。
　　2．作為路燈，為了修理更換方便通常采用LED模塊，每一個模塊通常設計成長方形，恒流模塊也設計在其中。建議每個模塊的功率小于30W。這樣，在100W左右的路燈采用3-4個LED模塊，而150WLED路燈，則采用5-6個LED模塊。再大功率則可以用7-8個模塊。
　　3．在每個LED模塊中，通常采用1W的LED，其連接方式為串并聯(lián)方式。假如LED有保護二極管，那么可以先串后并，假如沒有保護二極管，那么就要先并后串，以免一個損壞一串都不亮。
　　4．具體用幾串幾并，就要進一步了解恒流模塊的性能和特點了。

　　二．恒流模塊的性能和特點

　　普通的穩(wěn)壓電源是在負載變化時，輸出電壓不變。而恒流模塊是一種在輸入電壓變化時保持輸出電流恒定的一種電源。在使用前，必須了解它的各種特點。
　　1. 電流的設定：一般恒流模塊的輸出電流都可以在很大的范圍內(nèi)根據(jù)用戶的要求來調(diào)節(jié)，只要簡單地改變一下輸出電流設定電阻就可以了。
　　2．類型：恒流模塊有升壓型、降壓型和升降壓型三種。選擇哪一種完全是由所要求的輸入電壓和輸出電壓之間的關系而決定的。但是如果從得到最大效率的觀點出發(fā)，那么就應該選擇降壓型。降壓型就是輸入的電壓比較高。所以輸入的電流就比較小，這樣由銅損所引起的損耗就比較小，而降壓型的恒流模塊通常有較高的效率。所以，也一定要把負載中串聯(lián)的LED數(shù)目盡量減少，以便能夠采用降壓型的恒流驅(qū)動模塊。
　　3． 輸入電壓和輸出電壓的關系
　　不管是升壓型還是降壓型恒流模塊，其升壓比或降壓比都是越接近1時效率越高。當然也不能等于1，而必須留出2-3V給恒流模塊消耗。而這完全是由路燈的整燈設計所決定的。所以在進行路燈的總體設計時就必須考慮這個因素來選擇電源電壓和負載串聯(lián)的LED個數(shù)。而不是設計好了再來要求恒流模塊必須提供多高的效率。
　　4．調(diào)光能力：恒流模塊通常都具有調(diào)光能力，而且這種調(diào)光能力并不是簡單地調(diào)節(jié)其輸出電流，而是采用一種稱之為脈寬調(diào)制（PWM）的調(diào)光方法，它利用了LED的快速開關能力和人眼的視覺殘留，使得看上去的亮度發(fā)生了變化。從而避免了因為調(diào)節(jié)電流而產(chǎn)生的色譜的變化。這種調(diào)光能力在路燈設計中是非常重要的，因為利用這種性能可以使路燈的亮度根據(jù)交通流量來變化，從而進一步實現(xiàn)了節(jié)能的目的。
　　下面我們分太陽能LED路燈和市電LED路燈兩種情況來討論。

　　三．太陽能路燈

　　太陽能LED路燈的最大特點就是它通常是由蓄電池供電的，而蓄電池有一些特點是需要考慮的：
　　3.1 蓄電池只有幾種規(guī)定的電壓，12V是最常使用的，因為它是汽車電池的標準電壓。24V就需要用兩個串聯(lián)。36V就更少見了。為此，在太陽能LED路燈中經(jīng)常需要采用升壓型的恒流驅(qū)動模塊。這就影響了恒流模塊的效率。
　　3.2在太陽能路燈中另一個需要考慮的問題是輸入電壓的變化
　　對于恒流源的輸出功率和效率來說，要得到最高的效率就要保持輸入和輸出電壓的比值越接近1越好。但是如果輸入電壓不穩(wěn)。那么就很難保持在最高效率的最佳狀態(tài)。太陽能LED路燈系統(tǒng)通常采用蓄電池作為能量儲存單元。而蓄電池在剛充滿電和快放完電的時候電壓會有較大的變化。通常這種變化超過30％以上。例如對于12V的蓄電池，其輸出電壓可以在14.8V變化到10.8V。當然對于恒流模塊來說，這樣的變化是完全可以承受的。也就是完全可以在這樣大的變化范圍內(nèi)保持其輸出電流的恒定。但是這也是有代價的，那就是不能工作于最佳狀態(tài)。所謂最佳狀態(tài)就是指效率最高的狀態(tài)?；蚴禽敵龉β首罡叩臓顟B(tài)。
　　對于恒流模塊來說，不管是升壓型還是降壓型，只有當輸出電壓最接近輸入電壓的時候，效率最高。通常輸出電壓是由負載決定的，是很少變化的。所以當輸入電壓在一個范圍內(nèi)變化時，它的效率也跟著變化。為了保證在最壞情況下也能工作，就不能工作在最佳狀態(tài)了！