LED驅(qū)動電源可靠性設計的研究

引言

　　隨著LED 效率的迅速提高、成本的不斷下降，LED 市場正在由手機的背光源和汽車儀表照明，以及亮度要求不高的特殊照明和景觀照明領域向普通白光照明領域擴展。

　　LED 是一種固態(tài)冷光源，是繼白熾燈、熒光燈和高強度放電燈之后的第四代光源。它具有以下特點：

　?、侔l(fā)光效率高，能量消耗低。由于LED 的光譜幾乎全部集中于可見光區(qū)域，效率可達到80% ~ 90%,大功率LED 照明的耗電量僅為相同亮度白熾燈的10% ~20%.

　?、诎踩h(huán)保。大功率LED 的工作電壓為3 ~4 V 的直流電，因而沒有電磁干擾。LED 產(chǎn)生的廢棄物可回收，無污染，可以安全觸摸，屬于典型的綠色照明光源。

　　③壽命長，可靠性高，LED 的平均壽命長達50 000 h,大功率照明LED 以其特殊的電子結構保證其工作時有良好的穩(wěn)定性和可靠性，甚至在水下也能長時間穩(wěn)定地工作。而且它沒有傳統(tǒng)燈泡的鎢絲、玻璃殼等易損部件，維護費用低廉。LED 的工作溫度范圍也很寬，在-40 ℃ ~85 ℃之間均能正常工作。

　　④單色性能好，色彩豐富。光色純，光線質(zhì)量高，單一顏色LED 的光譜狹窄，譜線單一，集中在可見光波段。

　?、蒹w積小，重量輕，可以靈活地排列搭配使用。

　?、揄憫獣r間短，LED 的響應時間只有數(shù)十納秒。

　　近年來，LED 以其環(huán)保、發(fā)光高效的特點得到了廣泛的應用，尤其在照明方面應用越來越廣泛。就目前的發(fā)展來看，大家最為關心的是燈的壽命問題，而現(xiàn)在無論是燈使用者還是生產(chǎn)廠都看到，燈的壽命取決于驅(qū)動電源， 99%以上的燈故障都是由于驅(qū)動電源引起的，LED 的壽命長達50 000 h,但與之配套的驅(qū)動電源的壽命僅為10 000 h.所以LED 燈照明裝置能否應用推廣的關鍵環(huán)節(jié)之一是其驅(qū)動電源問題，筆者就提高大功率（ 100 ~ 200 W） 驅(qū)動電源的可靠性從如下兩大方面進行了探討。

　　1 防水及降溫處理

　　大功率LED 燈一般安裝在室外，風吹雨淋自然難免，做好防水工作是關鍵所在。目前大家通用的方式是灌膠，而膠導熱系數(shù)的差異直接影響電源的散熱效果，最終影響壽命。

　?。?1） 選擇符合高耐寒要求的膠，防止在超低溫下膠體開裂等失效現(xiàn)象，要考慮灌注膠溫度對器件性能的影響，不能選用灌注溫度過高的膠，灌注溫度應低于150 ℃，選用- 40 ~ + 150 ℃的高品質(zhì)膠。

　　（ 2） 膠體的電氣絕緣性能等級要符合要求。

　?。?3） 灌膠導熱系數(shù)對驅(qū)動電源散熱影響情況，由于電源的殼體結構已經(jīng)確定，因此驅(qū)動電源的散熱主要通過膠體傳導，將熱量傳導到殼體，而后通過對流散熱。表1 是導熱系數(shù)不同的膠體的電源器件和殼體溫度情況（ 輸入電壓~ 100 V,輸出48 V/3 A,環(huán)境溫度25 ℃） .

表1 不同導熱系數(shù)的膠體對溫度的影響

　　通過比較可知良好的導熱系數(shù)可以降低電子器件的溫升，進而能夠提高器件使用壽命，增加LED 驅(qū)動電源的可靠性。

　?。?4） 選用具有較高阻燃性能的灌膠，如果LED 燈電源在使用時發(fā)生火災，將會造成生命和財產(chǎn)安全問題。

　?。?5） 膠體的固化收縮率對電源器件會產(chǎn)生很大影響，固化收縮率過大的膠將導致元器件連接應力的過大，導致器件變形甚至損壞。因此要選用收縮率較小的膠體，通常選用固化收縮率小于0. 1%的膠體。