知道吗?LED驱动电源:安全设计不可省!

LED照明应用愈加普及 驱动电源设计安全不可省

    LED照明应用越来越普及,随着LED照明应用产品升级,LED在单位亮度、功率也就越来越高,随之而来除了LED芯片运作时散热需求外,驱动高亮度LED需要的高电流驱动电路设计,因为灯具产品动辄连续使用照明超过8小时,驱动电路的安全性就更加重要。

    在室内用照明应用,以装饰应用最常见的标准型LED嵌灯,驱动功率从8W~15W不等,虽室内用途的灯具仍属于小功率驱动,电源电路除常规安全设计外,因为这类装饰用灯具多装设于密闭的木型家具中,除电源电路的过载、短路防护设计外,也需要针对灯具高温状态下的断电保护,避免灯具出现故障、高热时,电源电路仍源源不绝地输送驱动电力,导致问题加剧。

    COB组件封装 改善LED照明光形、简化驱动设计部分较大尺寸的崁灯产品,驱动功率可以高达20W以上,一般这类高亮度的嵌灯,通常是用来作为大空间的主要照明灯具,这类灯具产品的特色就是需要单一灯具有极高的亮度表现,透过一定数量的主灯搭配足够的环境照明应用。这类功能性明确的灯具,通常不会用太复杂的设计,一般会使用COB(Chip On Board)封装的高亮度LED组件,获取高亮度照明、简化线路设计、优化成本架构优势。

    但单组发光组件就要以高达20W电源进行驱动,对于小型化、成本优化为首要设计方针的LED照明并不容易,实际装设不能用低输出功率的驱动电源模块直接连接驱动使用,以避免驱动电路产生过载故障。另一个重点是,这类室内主要照明应用,LED电源驱动一般会要求单一灯具搭配一套电源驱动电路,采用驱动电路分散配置不仅可让电源驱动电路更精简,也不会因为连接过多灯具导致驱动电路过载问题。

    电源安全设计可保护LED组件 避免驱动问题受损在一般LED驱动电源设计中,常见的保护组件有保险丝、压敏电阻、与压敏电阻器搭配组合的防雷突波保护器与瞬态电压抑制器(Transient Voltage Suppressors;TVS)等保护组件,而在驱动电路透过保护设计,LED发光组件毕竟是半导体材料,本身就对电压/电流瞬态反应较敏感,供应电源若出现大幅变动,将导致发光组件被高电流打穿或烧毁,透过保护电路技术可在发生电源瞬态变动时快速断电或是旁路,避免LED发光组件受损。

    相较室内用LED照明灯具,室外用的LED照明应用相关驱动电路的设计要求就明显高更多。因为户外用LED照明灯具,可能是建筑外墙照明、造景设计照明、或是路灯/指示灯具照明应用,常见会采用直接连接市电电网的方式进行驱动。基于户外照明需求,因为照明灯具设置高度更高,照明区块可能设置在广阔的街廓或是公园,灯具的亮度要求会更高。

    室外LED照明灯具要求高 环境影响更加严峻室外照明灯具(隧道、公路、交通讯号灯、停车场和车库等照明环境)不仅单位灯具的亮度超过室内应用的数倍,其驱动电源的功率也会是室内照明的好几倍水平,对于驱动电路的安全设计要求更高,甚至是室外公众区域照明灯具的设置条件,大多属于室外环境,灯具与驱动电路还须受到风吹、日晒、雨淋等环境影响,长时间高温/低温转换也会考验驱动电路电子零件、硬件的耐用度,高功率与恶劣使用环境,都是室外照明使用安全设计必须克服的问题点。

    除了功能性较高的户外照明应用外,另一个户外照明应用领域,即以LED照明进行装饰性、情境气氛营造的设计应用,例如针对装饰性应用的喷泉照明灯、泳池照明灯、花园与雕塑的景观辅助光源,这些灯具使用环境的严苛程度,并不亚于一般户外照明应用LED灯具,以泳池、喷泉的造景灯具,LED灯具必须搭配防水不锈钢桶灯灯体,将LED发光组件、驱动电路包裹在不锈钢桶灯灯座之中,灯具内的散热主要透过灯体发散,线路的安全设计除一般户外灯具要求外,另必须针对可能的池水入侵灯具问题,强化驱动电路的短路安全设计。

    LED灯具能快速普及,主要是照明用的LED组件在功能上持续不断优化,让照明应用功能更接近用户需求,其中LED组件应用COB(Chip On Board)封装技术,可以说是LED灯具应用更趋实用的重要关键。COB封装为将单个、或多颗LED发光晶粒,利用封装技术直接封装于印刷电路板(Printed CircuitBoard;PCB)上,COB封装型式跟一般采用表面黏着(Surface Mounted Device;SMD)设计组件加工以支架打件在灯具基板上的设计大不相同,因为COB封装可以直接将LED发光产生的热、透过接触引导至下方基板散出,透过基板加强散热处理,而平面化设置、大量的LED组件也可形成类似传统灯具的面光源照明效果。

    新一代的LED照明灯具,可透过COB技术让新时代的LED灯具达到更接近传统白炽灯、卤素灯或是气体放电灯具才有的照明效果,同时,驱动LED照明灯具,只需要以更低的电力驱动,就能产生这些传统灯具的照明效用,透过COB设计的发光组件模块,不仅散热加强(省掉更多灯具主动散热设计需求),透过多组件封装,也能简化驱动电路的设计复杂度(因为只需要驱动单一组件)。


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