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 中山古镇LED护栏管生产厂家

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LED点光源:讲述大功率LED区域照明挑战驱动电源、街道,停车场照明等

字体大小: - - gdzsled   发表于 11-12-26 09:36     阅读(690)   评论(0)     分类:

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      LED点光源:讲述大功率LED区域照明挑战驱动电源、街道,停车场照明等
      街道及停车场照明等大功率LED区域照明挑战驱动电源
      随着人们节能环保意识的日渐增强,业界越来越关注能源消耗对环境的影响。在各种能源消耗途径中,据统计,有高达20%至22%的电能用于照明。提高照明应用的能源使用效率乃至进一步降低其能源消耗,有助于减少二氧化碳排放,造就更加绿色环保的世界。因此,高能效照明正在成为业界竞逐的一个焦点。
      从应用领域来看,照明涵盖住宅照明、工业照明、街道照明和餐厅、零售及服务业照明等不同类别。而从功率等级来看,除了低功率照明,也包括大功率区域照明,典型应用如柱灯(bollards)、洗墙灯(wall
      wash)、外墙灯(wall pack)、隧道照明、街灯、停车场及公共安全照明、工业及零售照明等室外照明,以及低顶灯(low
      bay)、高顶灯(high bay)、冷冻柜/冰箱及停车库等室内照明。
      大功率区域照明存在不少挑战,如灯具可能难以接近、光源发生故障时可能带来安全问题、户外存在多种极端环境条件等。此外,不容忽视的是,应用于大功率区域照明的现有光源(如金属卤化物灯(MHL)、高压钠灯(HPS)、线性萤光灯(LFL)及紧凑型萤光灯(CFL))存在着不少侷限,如高压钠灯的演色性差(CRI约为22),金属卤化物灯的典型灯具损耗较高(40%)且其从启动到发光至完整亮度经历的时间可能长达10分钟,线性萤光灯的冷温度性能差,紧凑型萤光灯的启动速度也较慢。
      另一方面,随着高亮度白光发光二极管(LED)在性能和成本等方面持续改进,越来越多地用于大功率区域照明,并提供传统光源不具备的优势,如发出每流明光所消耗的电能更少、方向控制性更好、色彩品质更佳、环保,并且其开启和关闭能够更方便地控制,便于自动检测环境光,从而改变亮度;此外,LED的可靠性也更佳,利于降低维护成本及总体拥有成本。
      LED区域照明应用要求
      LED驱动器的主要功能就是在多种条件下限流,并要保护LED免受浪涌及其它故障条件影响,以及提供某种等级的安全性,避免(电气和/或机械方式的)震动及着火。对于区域照明应用而言,室外环境会给LED驱动器带来温度挑战,且可能需要承受277
      Vac、347 Vac或者甚至480 Vac等比标准电压更高的交流输入电压。
      区域照明应用的LED驱动器可能还需要符合某些有关功率因子或谐波含量的规范标准。如欧盟的国际电工联盟(IEC)的IEC61000-3-2标准对功率超过25
      W的照明装置(C类)的谐波含量提出了要求,相当于总谐波失真(THD)低于35%;但符合IEC61000-3-2
      C类谐波含量要求并不必然表示功率因子(PF)高于0.9。而某些市场(如美国)通常要求PF高于0.9及THD低于20%。
      很多区域照明应用都在室外,可能会经受各种严格温度条件,从而使总体使用寿命受到影响。而总体系统设计对使用寿命有重要影响,故使用内部发热少、损耗更低的高能效LED驱动器非常重要,而且在设计中要对驱动器与LED热源进行热隔离,从而增强系统可靠性。
      LED区域照明电源架构及典型LED驱动方案
      1) 适合线性灯、线槽灯等应用的分布式/模组化方案
      大功率LED区域照明应用中,一种常见的电源架构是“功率因子校正(PFC)+恒压(CV)+恒流(CC)”的三段式架构。此种架构中,交流输入电源经过功率因子校正和隔离型直流-直流(DC-DC)转换后,输出24至80
      Vdc的固定电压,提供给后面内置DC-DC降压转换电路的恒流LED模组(见图2)。此种架构的设计提供了能够现场升级的模组化途径,可根据实际需求,灵活改变LED光条数量,从而增加或减小光输出,满足具体区域照明应用要求。此种架构(light
      bar)下,交流-直流(AC-DC)转换与LED驱动电路并未整合在一起,而是采用分布式配置,既简化安全考虑又增强系统灵活性,也称作分布式方案,典型应用包括线性灯(linear
      lighting)及线槽灯(cove lighting)等。
      2) 适合洗墙灯、外墙灯等应用的整体式/单段式方案
      并不是所有的区域照明应用都要求采用分布式/模组化方案。随着白光LED性能的快速提升,新型LED已经可以配合新的LED驱动器设计方法。领先的LED制造商已经推出支持更大电流及具备更高发光性能的新型LED,如Cree的XP-G系列LED(正向压降为3.3
      V)在1 A电流时可提供330流明光输出,Seoul Semiconductor的P7系列LED(正向压降为3.3 V)在1.4 A时可提供400
      流明光输出。在此种条件下,可以配置新颖的LED驱动器来直接驱动1 A到3
      A的大电流。例如,可以采用安森美半导体的NCL30001功率因子校正TRIAC可调光LED驱动器。NCL30001是一种整体式/单段式的LED驱动方案,此种方案整合了PFC和隔离型DC-DC转换电路,并提供恒定电流来直接驱动LED。此种方案相当于将AC-DC转换与LED驱动两部分电路整合在一起,均位于照明灯具内,省下了LED光条中整合的线性或DC-DC转换器。此种整体式方案的电源转换段更少,减少元件使用数量(如光学元件、LED、电子元件及印制电路板等)、降低系统成本,并支援更高的LED电源总体能效。当然,此种方案的功率密度更高,可能并不适合所有区域照明应用,其光学图案可能更适合较低功率的LED,典型应用包括LED街灯、外墙灯、洗墙灯及电冰箱箱体照明等。
      3) 用于更大功率区域照明应用的高能效LLC拓扑结构驱动电源
      近年来,业界对超高能效的LED照明拓扑结构兴趣日浓,期望在更大功率的50 W至250 W
      LED区域照明应用中提供高能效(如高于90%)。要提供如此高的能效,需要采用高能效的电源拓扑结构,如谐振半桥双电感加单电容(LLC)拓扑结构,从而充分发挥零电压开关(ZVS)的优势。
      在此类要求超高能效的更大功率LED区域照明应用中,可以结合采用安森美半导体的NCP1607
      PFC控制器和NCP1397双电感加单电容(LLC)半桥谐振控制器,用于功率在50到300
      W范围的高能效LED街道照明应用。NCP1397是最新高性能谐振模式LLC控制器,整合了600 V高压浮动驱动器,支持50到500
      kHz的高频工作,内置高端和低端驱动器,支援可调节及精确的最低频率,提供极高能效,并具备多种故障保护特性。
      增强LED串可靠性的保护方案
      区域照明应用中通常会采用多串LED。虽然LED本身可靠性高,但若LED串中的某个LED开路,那么整串LED就可能关闭,而街道照明等应用中要避免此种状况,从而降低后期维护成本。安森美半导体推出了NUD4700
      LED电流旁路保护器。此元件是一款分流元件,万一LED串中某个LED开路,则会提供电流旁路,确保在某个LED故障的条件下整串LED不会关闭;而且恰当处理散热的话,还可支援大于1
      A的大电流。
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