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LED電源壽命2016-08-08
?LED芯片和電源裝在一起，一般空間狹小，散熱條件差，如何保證LED電源質(zhì)量和壽命，就要從設(shè)計前就開端思忖，從而避免LED電源很快失效，可以說LED電源壽命是制約著LED發(fā)展的關(guān)鍵。 這是一下需要系統(tǒng)設(shè)計和考慮的綜合問題。 我們認(rèn)為影響LED電源壽命的性能包括環(huán)境特征，部件和電力待征，綜合有以下方面： 1、實際應(yīng)用環(huán)境的影響：高濕環(huán)境、高溫環(huán)境、多塵環(huán)境、強磁環(huán)境、震動環(huán)境 2、燈飾溫度環(huán)境的影響：燈飾內(nèi)溫小于65度、燈飾外殼小于75度、電源溫度小于60度 3、供電電網(wǎng)的影響：不穩(wěn)定電網(wǎng)的電壓輸入會對LED電源的部件造成沖擊，從而影響LED驅(qū)動的使用壽命脈。 4、絕緣和安裝的影響：產(chǎn)品的正確安裝和良好的絕緣會增強LED電源的應(yīng)用力。 5、電解電容的影響：電解電容器的封口部位會漏出氣化的電解液，這種現(xiàn)象會隨著溫度的升高而加速，一般認(rèn)為溫度每上升10℃，泄漏速度會提高至2倍。 因此可以說電解電容器決定了電源裝置的壽命。 如果選用105度，壽命為10000小時的高溫電解電容，根據(jù)通行的電解電容壽命估算公式“每降低10度，壽命增加一倍”，那么它為95度環(huán)境下工作壽命為20000小時，在85度環(huán)境下工作壽命為40000小時。 LED驅(qū)動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。 電容溫度65℃時的壽命只能保證約8萬小時；電容溫度75℃時的壽命只能保證約4萬小時；電容溫度85℃時的壽命只能保證約2萬小時；電容溫度95℃時的壽命只能保證約1萬小時；從以上的推算：電解電容溫度每上升10℃，壽命將會減半。 6、開關(guān)次數(shù)的影響：多數(shù)電源設(shè)有電容器輸入型的整流回路，在通入電源時，會產(chǎn)生浪涌電流，導(dǎo)致開關(guān)接點疲勞，引發(fā)接觸電阻增大及吸附等問題。理論上認(rèn)為，在電源期望壽命期間，開關(guān)的通斷次數(shù)約有10000次。 7、沖擊電流保護(hù)電阻、熱敏功率電阻的影響：為抵搞電源通入時產(chǎn)生的沖擊電流，通常電源的設(shè)計將電阻與SCR等元件并聯(lián)起來使用。 電源通入時的電力峰值高達(dá)額定數(shù)值的數(shù)十倍至數(shù)百倍，結(jié)果導(dǎo)致電阻熱疲勞，引起斷路。處在相同情況下的熱敏功率電阻器也會產(chǎn)生熱疲勞現(xiàn)象。 解析LED電源的隔離與非隔離 在一般的LED照明市場上，存在非隔離設(shè)計和隔離型驅(qū)動電源之分。 非隔離設(shè)計僅限于雙絕緣產(chǎn)品，例如燈泡的替代產(chǎn)品，其中LED和整個產(chǎn)品都集成并密封在非導(dǎo)電塑料中，因此，最終用戶并沒有任何觸電的危險。 二級產(chǎn)品都是隔離型的，價格相對比較昂貴，但在用戶可以接觸到LED和輸出接線的地方(通常在LED照明和路燈照明應(yīng)用的情況下)，這種產(chǎn)品必不可少。 帶隔離變壓器或者電氣隔離的LED驅(qū)動電源意味著LED可以直接用手接觸而不會觸電。 而無隔離變壓器的LED驅(qū)動電源雖仍可以借助防護(hù)外殼實現(xiàn)部分機(jī)械絕緣，但此時的LED在工作時并不能直接接觸。 絕緣型燈泡在今后將成為主流 物理設(shè)計決定著驅(qū)動器是隔離式還是非隔離式。 安全規(guī)則通常要求使用兩個獨立的隔離層。 設(shè)計師可以選擇兩種物理隔離層，即塑料散光罩和玻璃護(hù)罩，并使用非隔離式電源。如果物理隔離成本太高、存在機(jī)械困難或者吸收太多光，就必須在電源中解決電氣隔離問題。 隔離式電源通常要比同等功率水平的非隔離式電源大一些。照明燈設(shè)計師必須在他們所設(shè)計的每款產(chǎn)品中進(jìn)行大量的成本及設(shè)計優(yōu)化工作。 由于適用于不同的應(yīng)用，是采用隔離的絕緣變壓器還是采用隔離的防護(hù)燈罩外殼，設(shè)計者在不同的角度考慮永遠(yuǎn)會有不同的見解。 通常，他們會從多方面去分析，例如成本與制造工藝、效率和體積、絕緣可靠性和安全規(guī)范的要求，等等。帶變壓器的驅(qū)動成本較高，但也相應(yīng)讓LED燈具變得更加實用，能夠滿足終端用戶偶然接觸LED的需要。當(dāng)白熾燈玻璃外殼很容易被損壞時，一個E27型號的普通燈泡可被替換成為LED燈。 此外，在工業(yè)區(qū)或者是辦公設(shè)備應(yīng)用中的燈具并不需要接觸到終端用戶，如路燈和商場照明，這時的LED燈也確實需要隔離變壓器。 作為一個讓最終用戶能安全使用的產(chǎn)品，一定會考慮絕緣與隔離的可靠性。 作為完整的產(chǎn)品，產(chǎn)品表面使用者能接觸到的部分一定要經(jīng)過隔離，不能讓人觸電。而從產(chǎn)品整個系統(tǒng)而言，隔離是不可避免的，區(qū)別只是設(shè)置隔離的位置不同。 有些設(shè)計者采用隔離的變壓器設(shè)計，因此他們可以簡化散熱和燈罩的設(shè)計。如果用非隔離的驅(qū)動設(shè)計，在燈殼等結(jié)構(gòu)上就必須考慮可靠的絕緣要求。因此作為電源驅(qū)動，隔離與非隔離的方案一直都同時存在。 中國LED驅(qū)動電源制造商們可能面對的主要挑戰(zhàn)是找到低成本的AC/DC驅(qū)動器，從而滿足在低成本電源系統(tǒng)中實現(xiàn)更嚴(yán)格的功率因子和效率表現(xiàn)。 未來，在空間受限且存在散熱困難的系統(tǒng)(比如LED燈具)中使用高質(zhì)量、高可靠性的電源，將不再免費。然而，在最終用戶使用過許多某款壽命在10,000小時左右的燈泡之前，要想證明其質(zhì)量高是相當(dāng)困難的事情。 基于變壓器的隔離型LED驅(qū)動電源將是主流 隔離和非隔離LED驅(qū)動電源方案各有優(yōu)缺點。 業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，ClassII將是主流，因為它簡化了LED散熱問題。ClassI或II系統(tǒng)依賴接地系統(tǒng)，在大多數(shù)情況下，跟安裝地點很有關(guān)系。 ClassII較常見，它要求雙級或加強型隔離，也即需要變壓器磁性繞組、絕緣帶和物理隔絕。ClassI系統(tǒng)要求一個接地外殼和(或)機(jī)械障礙，而這時ClassII系統(tǒng)不需要的。 有好幾個趨勢正在推動LED照明市場的發(fā)展。首先是高亮度LED效率的不斷改善和非常高效率的高可靠性恒流LED驅(qū)動電源的不斷涌現(xiàn)，其次是全球立法禁止白熾燈照明(由于其低效率)和CFL節(jié)能燈的逐步淡出(如果打破的話，它會流出對環(huán)境有害的水銀)。 這些因素綜合起來正使得LED照明成為一個長期的發(fā)展趨勢。 當(dāng)然，低系統(tǒng)成本(包括LED、熱管理系統(tǒng)和LED驅(qū)動器)永遠(yuǎn)是消費者廣泛采用LED通用照明的推動力。 事實上，在很多LED照明產(chǎn)品中，失效是一個常見現(xiàn)象，大多數(shù)是因為電源的失效，而不是LED的失效。在設(shè)計層面上，必須變成系統(tǒng)熱設(shè)計的專家。 LED提供高效率，但它們也比白熾燈或節(jié)能燈產(chǎn)生更多的傳導(dǎo)熱量。 由于許多LED照明應(yīng)用封閉在一個很小的空間里，很難用通風(fēng)的辦法來散熱。 如果沒有仔細(xì)的熱設(shè)計，LED和電源驅(qū)動電路很容易因為高溫而退化或永久失效。
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