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专家解读LED照明技术的7大难题

文章来源:日正达照明    时间:2013-06-24 09:52:01

   望着城市街道中的草坪灯、车辆指示灯、视频屏幕等无不应用上主流的LED照明技术。且经权威行业网站电子元件技术网调查发现:近年来,LED照明技术在照明领域中应用得十分的广泛,曾记得2008年北京奥运会开幕式灯光照明的五彩斑斓,也不会忘记2010年广州亚运会的超大液晶显示屏。本人也十分看来LED照明的发展前景,在这个领域上也有过了一点点成就,现在我把本人几年来收集到的LED照明技术精华知识和经验精粹无私地地贡献给大家,望能对各位网友能有一点的启发作用。

一、 LED照明驱动方法

1. 上海电子展现场的网友问:AC-DC转换中,有些是非隔离的,这种电路在安规方面是否有问题?现在大功率产品的结构模式都是金属外壳和铝基电路板,外壳与电路板紧密连接,电气隔离仅在铝基板上实现,请问专家如何看待这个问题?

专家解答:第一个问题:AC-DC电源中,会有隔离与非隔离两种方式,两种在安规上都没有问题。第二个问题:是的,这是非隔离LED电源在目前应用中要注意的要点。一般的LED铝基板都能做到隔离电压为4000V

2. 西安的网友问:对于小功率LED,220伏交流市电上取电,电源采用何种方案?

专家解答:从AC 220V交流市电上取电的最简便方法是采用电容限流降压,但其缺点是LED带电,不安全,且功率因数极低。最好的办法是采用开关电源变换器,做成隔离型的恒流电源,其输出电流恒定且可调,设计时还要注意输入功率因数要高。后者已经有很多成熟的电路,但设计者还要在开关电源技术上下点功夫才行。

3.北京的网友问:除恒流驱动外,显示屏的脉冲驱动是否可以?脉冲驱动怎么控制?驱动功率怎么计算?
专家解答:完全可以。利用恒流源镜像电路+PWM调制,理论上发光效率可以做到更高,但是实际上ON-OFF切换时的损耗和OFF时的漏电流考虑进去之后效率就不那么理想了,而且不适用于大功率LED驱动。另外,激光二极管也是采用的脉冲驱动,会不会成为以后一个新的发展方向就不得而知。可以参考以下。

4. 山东的网友问:我有客户要求调光,他们系统中有用于调光的PWM信号,频率为90+/-10Hz,占空比为(1%-80%+/-5%,我们使用此信号时发现LED有闪动现象,如何解决?

专家解答:可能是没有做到恒流,电流在不断的波动,影响到亮度,感觉是在闪烁。将三极管上、下偏置和射级都加上合适的反馈电阻,组成相对的恒流源即可。此外,有些恒流驱动IC可以满足PWM和模拟电压调光,如果用PWM方式有闪烁,可以把PWM信号积分以后,再用模拟方式来调光,应该可以满足要求。

5. 重庆的网友问:高功率LED的尺寸封装及驱动电压与普通的LED有什么区别吗?

专家解答:小、大功率LED,同样的颜色正向驱动电压特性是一样的。不同封装因其散热条件不同,光衰区别较大。目前,小功率封装LED大概光衰在千小时衰减到70%,大功率封装LED在万小时衰减到70%。作为指示的LED因其工作电流小,光衰呈指数性减小。

二、 LED照明驱动散热问题

1.上海地区的网友问:LED灯工作正常与否、质量好坏,与灯体本身散热至关重要。现在市场上的大功率LED灯散热都是采用自然散热,效果并不理想。请问专家有什么样的建议。

专家解答:温度保护是必须的,这是产品本身的需要,同时也是对客户的负责。那多少温度保护才合适呢?计算下吧:最高环境温度,夏天为40℃、在夏天的日光暴晒下为50℃,50℃环境温度是实际的,参见一般大功率LED规格书结温度在120℃是可以承受的,芯片到铝基板的热阻,规格书一般推荐10-15℃,那 LED基板要保证在120-15=105℃。那么,保留温差取50--105℃中间值77.5℃,一般电子元器件工作温度在85℃是可靠的,77℃是符合这个原则的。建议77℃开始启动保护,85℃前大幅度的减低电流,90℃彻底完成产品温度保护功能。

2.广东地区的网友:请问大功率LED的散热标准是多少,我们如何选用散热?

专家解答:LED工作时的温度T1 = 环境温度 To + Ploss * 热阻 R= LED封装热阻 Rled + LED与热沉接触热阻 Rled-link +? 热沉热阻?Rlink +?热沉与空气热阻 Rlink-air。一般封装的热阻在选择了LED后就不变了,热沉的热阻与体积有关,往往受空间的限制,所以 LED与热沉接触面积和热沉与空气接触面积往往成为散热设计的重点,为了增大热沉与空气的接触面积,往往把热沉设计为齿状,耆状等等。如果热沉是安装在狭小的空间里或者有风扇(如机箱),则需要考虑热流影响,一般是根据机构件建模,利用流体力学分析并估算出热流方向和速度,从而计算出空气流所能带走的热量。

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