LED路燈恒流模塊的設(shè)計(jì)

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(shè)計(jì)好的情況下尋找合適的恒流模塊。殊不知這種設(shè)計(jì)方法是會(huì)遇到問(wèn)題的，至少這種設(shè)計(jì)不是最佳的。有可能還要重新設(shè)計(jì)LED模塊。

　　經(jīng)常收到客戶的電話詢問(wèn)，你們的恒流驅(qū)動(dòng)模塊能夠帶多大的功率的LED啊？這種問(wèn)題實(shí)際上是無(wú)法回答的。因?yàn)?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/恒流模塊">恒流模塊能夠帶多大的功率與很多因素有關(guān)。從恒流模塊本身來(lái)說(shuō)，它主要與散熱要求和散熱條件有關(guān)，當(dāng)然也和驅(qū)動(dòng)芯片的電流驅(qū)動(dòng)能力有關(guān)。然而即使這些都已經(jīng)確定下來(lái)，例如已經(jīng)選定了SLM2842這一款恒流模塊，那么他的驅(qū)動(dòng)能力似乎完全確定了！其實(shí)不然！雖然它的極限驅(qū)動(dòng)能力是已知的，例如它最大開關(guān)電流，最大輸入電流，最大輸入電壓和最大輸出電壓等。其實(shí)，一個(gè)恒流模塊的驅(qū)動(dòng)功率除了和它的散熱能力有關(guān)以外，最主要的還和它的工作效率有關(guān)。而它的工作效率則和很多外在的因素有關(guān)，尤其是用戶使用情況有關(guān)。所以在設(shè)計(jì)或選用LED模塊的時(shí)候就要考慮恒流源的要求和特點(diǎn)。

　　一．LED連接架構(gòu)

　　在設(shè)計(jì)和選用LED模塊時(shí)就需要考慮一些和恒流模塊和其他有關(guān)的要求。
　　1．串聯(lián)的LED數(shù)應(yīng)當(dāng)少于10個(gè)，這是因?yàn)樽鳛長(zhǎng)ED燈具，有一個(gè)安規(guī)上的要求。根據(jù)歐盟IEC 61347-2-13 (5/2006)標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)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(guò)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(guò)10個(gè)。
　　2．作為路燈，為了修理更換方便通常采用LED模塊，每一個(gè)模塊通常設(shè)計(jì)成長(zhǎng)方形，恒流模塊也設(shè)計(jì)在其中。建議每個(gè)模塊的功率小于30W。這樣，在100W左右的路燈采用3-4個(gè)LED模塊，而150WLED路燈，則采用5-6個(gè)LED模塊。再大功率則可以用7-8個(gè)模塊。
　　3．在每個(gè)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(hù)二極管，那么可以先串后并，假如沒(méi)有保護(hù)二極管，那么就要先并后串，以免一個(gè)損壞一串都不亮。
　　4．具體用幾串幾并，就要進(jìn)一步了解恒流模塊的性能和特點(diǎn)了。

　　二．恒流模塊的性能和特點(diǎn)

　　普通的穩(wěn)壓電源是在負(fù)載變化時(shí)，輸出電壓不變。而恒流模塊是一種在輸入電壓變化時(shí)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(diǎn)。
　　1. 電流的設(shè)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(lái)調(diào)節(jié)，只要簡(jiǎn)單地改變一下輸出電流設(shè)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(guān)系而決定的。但是如果從得到最大效率的觀點(diǎn)出發(fā)，那么就應(yīng)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(fù)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(dòng)模塊。
　　3． 輸入電壓和輸出電壓的關(guān)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(shí)效率越高。當(dāng)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(shè)計(jì)所決定的。所以在進(jìn)行路燈的總體設(shè)計(jì)時(shí)就必須考慮這個(gè)因素來(lái)選擇電源電壓和負(fù)載串聯(lián)的LED個(gè)數(shù)。而不是設(shè)計(jì)好了再來(lái)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(jiǎn)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(guān)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?yàn)檎{(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(shè)計(jì)中是非常重要的，因?yàn)槔眠@種性能可以使路燈的亮度根據(jù)交通流量來(lái)變化，從而進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了節(jié)能的目的。
　　下面我們分太陽(yáng)能LED路燈和市電LED路燈兩種情況來(lái)討論。

　　三．太陽(yáng)能路燈

　　太陽(yáng)能LED路燈的最大特點(diǎn)就是它通常是由蓄電池供電的，而蓄電池有一些特點(diǎn)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?yàn)樗瞧囯姵氐臉?biāo)準(zhǔn)電壓。24V就需要用兩個(gè)串聯(lián)。36V就更少見了。為此，在太陽(yáng)能LED路燈中經(jīng)常需要采用升壓型的恒流驅(qū)動(dòng)模塊。這就影響了恒流模塊的效率。
　　3.2在太陽(yáng)能路燈中另一個(gè)需要考慮的問(wèn)題是輸入電壓的變化
　　對(duì)于恒流源的輸出功率和效率來(lái)說(shuō)，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(yáng)能LED路燈系統(tǒng)通常采用蓄電池作為能量?jī)?chǔ)存單元。而蓄電池在剛充滿電和快放完電的時(shí)候電壓會(huì)有較大的變化。通常這種變化超過(guò)30％以上。例如對(duì)于12V的蓄電池，其輸出電壓可以在14.8V變化到10.8V。當(dāng)然對(duì)于恒流模塊來(lái)說(shuō)，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(jià)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)。或是輸出功率最高的狀態(tài)。
　　對(duì)于恒流模塊來(lái)說(shuō)，不管是升壓型還是降壓型，只有當(dāng)輸出電壓最接近輸入電壓的時(shí)候，效率最高。通常輸出電壓是由負(fù)載決定的，是很少變化的。所以當(dāng)輸入電壓在一個(gè)范圍內(nèi)變化時(shí)，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！