LED驱动电源原理 基础知识部分

LED驱动电源原理 学习缘由LED产业强势增长 显示了很强的发展势头 在LED应用的大面积推广中 LED驱动电源的高可靠性成为产业链中最核心部分 美国能源之星和UL照明安全标准也对LED驱动电源做出了严格的要求 从目前国内外LED路灯示范工程的效果反馈 影响LED路灯品质的90 因素 就是LED驱动电源的品质 当大家都在宣传LED的长寿命时 忽略或避开了另一个决定LED灯具寿命的关键问题 那就是LED驱动电源的质量 当前各个灯具厂商在LED实际应用中碰到许多因电源短期内失效 故障等问题 产品的质量事故及高额的售后维护费用给厂商造成巨大损失 也打击了消费者对LED照明产品的信心 进而影响了整个LED照明产业的发展 电源和灯具模块小型一体化将是未来的LED产品设计趋势 这样不但规避了大功率电源的诸多风险 而且小功率电源的元器件特别是电解器可以选用陶瓷电容 可靠性更具保障 据统计 目前LED白光照明灯具出现的失效故障 70 左右是电源问题 20 左右是线路和结构问题 只有不到10 是LED单管的本身质量问题 第一节名词解释1 LED2 LED发光原理3 LED驱动电源4 功率5 输入电压 频率6 功率因数 PF值 7 输入电压调整率8 转换效率9 输出电压 电流和功率10 恒流精度11 负载调整率12 启动时间 IP等级 工作温度Ta 储存温度Tc等 第一节名词解释1 LED LED全称发光二极管 由含镓 Ga 砷 As 磷 P 氮 N 硅 Si 等的化合物制成的二极管 当电子与空穴复合时能辐射出可见光 因而可以用来制成发光二极管 第一节名词解释2 LED发光原理 它是半导体二极管的一种 可以把电能转化成光能 发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成 也具有单向导电性 当给发光二极管加上正向电压后 从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子 在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合 产生自发辐射的荧光 第一节名词解释3 LED驱动电源LED驱动电源是把电源供应转换为特定的电压电流以驱动LED发光的电压转换器 通常情况下 LED驱动电源的输入包括高压工频交流 即市电 低压直流 高压直流 低压高频交流 如电子变压器的输出 等 而LED驱动电源的输出则大多数为可随LED正向压降值变化而改变电压的恒定电流源 第一节名词解释4 功率功率是指物体在单位时间内所做的功的多少 即功率是描述做功快慢的物理量 功的数量一定 时间越短 功率值就越大 求功率的公式为功率 功 时间 能量转换可以用来作功 功率也是作功的速率 当一个人搬著一重物爬了一层的楼梯 不论他是慢慢的走上楼梯或是快跑上楼梯 对重物作的功是相等的 但若考虑其功率 快跑上楼梯会在较短的时间内对物体作相同大小的功 因此其功率较大 马达的输出功率是其马达产生的转矩及马达角速度的乘积 而车辆前进的功率是轮子上的牵引力及车辆速度的乘积 第一节名词解释5 输入电压 频率驱动器在规定的工作条件下其特定的输入电压 通常我们所说的全电压是指90 264VAC 也有低压90 130V和高压176 264V 以便针对不同的国家 地区和客户要求 也有DC输入 主要有12V 24V 36V 48V等 输入电压频率是指电网输入电压正弦波的频率 各国家 地区的频率并不相同 通常使用的频率为50Hz和60Hz 允许偏差在3Hz 所以我们通常看到有电源标47 63Hz或50 60Hz 而50 60Hz的写法是不严谨的 第一节名词解释6 功率因数 PF值 在交流电路中 电压与电流之间的相位差 的余弦叫做功率因数 用符号cos 表示 在数值上 功率因数是有功功率和视在功率的比值 即cos P S 功率因数是衡量电气设备效率高低的一个系数 功率因数低 说明电路的无功功率大 设备的利用率低 增加了线路供电损失 一个PF值0 5的20W灯具需要电网提供40W的功率才能正常工作 而多余的那20W功率损耗在家用电表上不会显示 也没有发挥实际作用 这就增加了线路的供电损失 所以欧美的能源之星和中国的CQC认证以及能效等级都对PF值有要求 第一节名词解释7 输入电压调整率在所有其它影响量 温度等 保持不变时 由于输入电压的变化所引起恒流驱动器输出电流 或恒压驱动器输出电压 的相对变化量 又叫线性调整率 输入电压调整率反映了电源对电网的适应能力 第一节名词解释8 转换效率输出功率与输入功率的比值 即转换效率 电源为LED提供的及时输出功率 电源输入的即时功率 100 转换效率与整灯光效有直接关系 第一节名词解释9 输出电压 电流和功率 输出电压 恒流电源在规定的工作条件下其输出电流不变 在要求的精度范围内 时 所包括的电压范围 这个范围应能满足LED灯具电压频率变换控制的变化范围 输出电流 电源在规定的工作条件下其特定的输出电流 输出电流直接影响灯具的光通量 散热及寿命等 输出功率 输出电压和输出电流的乘积 需要注意的是 输出功率有标称值和实际值之分 如输出35V3A的路灯电源标称100W 实际值105W 第一节名词解释10 恒流精度 电源工作时电流波动的幅度 表述为 LED驱动电源一般要控制在 5 以内 这样才能减少电流变化对LED光衰和整灯功率的影响 第一节名词解释11 负载调整率 在所有其它影响量保持不变时 由于负载的变化所引起恒流驱动器输出电流 或恒压驱动器输出电压 的相对变化量 因为LED的电压频率变换控制会随着温度的变化而变化 灯具在使用过程中相对于电源输出是个变化的负载 所以电源必须能适应这种变化 第一节名词解释12 启动时间 IP等级 工作温度Ta 储存温度Tc等 启动时间 在额定最小输入电压条件下 从交流电源接通到建立恒流输出额定电流 或恒压输出额定电压 的90 的时间段 一般小于5W要求启动时间小于0 5S 5W 30W小于1S 30W以上小于3S 启动时间主要考量电源的低温特性 是室外灯具的重要参数之一 第一节名词解释12 启动时间 IP等级 工作温度Ta 储存温度Tc等 IP等级 是针对电气设备的外壳对异物侵入的防护等级 来源是国际电工委员会的标准IEC60529 IP等级的格式为IPXX 第一个数字代表防固体异物进入的等级 第二个数字代表防水的程度 常用的室内电源IP20 防止直径大于12 5mm的固体外物侵入但不防水 室外电源IP67 完全防止外物及灰尘侵入且短时侵入1米深的水无碍电源正常工作 第一节名词解释12 启动时间 IP等级 工作温度Ta 储存温度Tc等 第一节名词解释12 启动时间 IP等级 工作温度Ta 储存温度Tc等 保护功能 LED驱动电源常规的保护功能有 开路保护 短路保护 另有过温保护等 安全要求 耐压测试 输入对输出打50Hz交流电压I类灯具电源 1500VAC 10mA 60S 类灯具电源 4000AC 10mA 60s 绝缘电阻 按GB7000 200710 2 1标准 基本绝缘 2M 双重或加强绝缘 4M 接地电阻 I类灯具电源的接地电阻小于0 5欧 工矿灯 路灯 轨道灯等可移动式灯具不得大于0 2欧介电强度 输入对外壳打50HZ交流电压 I类灯具电源 1500VAC 10mA 60S 类灯具电源 4000VAC 10mA 60S 类灯具电源 500VAC 5mA 60S 第二节测试原理及方法 第二节驱动电源测试原理及方法1 接地电阻测试 测试目的 接地测试必须对所有一类产品 Class 进行 测试的目的是保证产品上的所有在单一绝缘失效的情况下会变成带电体 并且可以被使用者接触到的导电性部件被可靠连接到电源输入的接地点 换句话说 一个接地测试使用大电流的低电压源加到接地回路来核实接地路径的完整性 测试原理 通过测量连接在保护接地连接端子或接地触电和零件之间的阻抗来判断是否符合标准要求 阻抗不超过产品安全标准确定的某个值则认为是符合要求的 一定要记住 从结构和设计观点来看 用做保护接地的导体不应该包含任何的开关或者保险丝 测试方法 第二节驱动电源测试原理及方法2 耐压测试 测试目的 电介质强度测试 亦称为hipot测试 hipot测试是确定电子绝缘材料足以抵抗瞬间高电压的一个非破坏性的测试 这是适用于所有设备为保证绝缘材料是足够的一个高压测试 进行hipot测试的其它原因是 她它可以查出可能的瑕疵譬如在制造过程期间造成的漏电距离和电气间隙不够 测试原理 对电源的一次和二次电路之间的绝缘材料进行测试 这时所有输出短接在一起 耐压测试仪的接地探针与短接在一起的输出相连 同时高压探针与L和N连接 L和N短接 在测试期间受测设备不工作 必须注意 在测试期间 理想的状况是先加低于规定的电压的1 2 然后逐渐上升 并且在10秒中达到规定电压 并且维护1分钟 但是生产线生产时很难保证此标准 然后经过相关机构同意 定义的一个经典法则 110 120 2 U 1000V 1 2秒 测试方法 第二节驱动电源测试原理及方法3 绝缘电阻测试 测试目的 绝缘电阻测试亦称为高阻测试 目的是将测量任何由绝缘材料分隔的两点之间总电阻 因此 测试确定绝缘材料在抵抗电流流过的时候具备多么效用 测试时使用的电压通常是500 1000VD