LED驅(qū)動(dòng)電源使用鋁電解電容設(shè)計(jì),縮短了LED燈具的壽命?

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文 / 研發(fā)部 王毓實(shí)
節(jié)能一直是全球關(guān)注的議題,而占全球總能耗約19~20%的照明耗能,若能采用LED燈源,則能充分達(dá)到兼具省電與長(zhǎng)壽命的優(yōu)點(diǎn)。因此,LED照明市場(chǎng)近年來(lái)如雨后春筍般,于居家、工業(yè)、商業(yè)空間照明、路燈、車燈、植物工廠等各類應(yīng)用場(chǎng)合,快速的取代各式傳統(tǒng)照明光源,且成為全世界各國(guó)政府推動(dòng)節(jié)能減碳政策中最主要的方向。
 
然而,LED驅(qū)動(dòng)電源采用電解電容導(dǎo)致燈具壽命偏低的問(wèn)題?卻是個(gè)眾說(shuō)紛紜與爭(zhēng)議不休的議題。LED驅(qū)動(dòng)電源方案一般區(qū)分為隔離型與非隔離型,在市電應(yīng)用組裝型燈具,因考慮安全問(wèn)題,大多數(shù)客戶選擇采用隔離型的LED驅(qū)動(dòng)電源,而市場(chǎng)上量產(chǎn)的LED驅(qū)動(dòng)電源也幾乎都使用了電解電容做設(shè)計(jì),明緯一向?qū)W⒂陂_(kāi)關(guān)電源產(chǎn)品的研究開(kāi)發(fā)與質(zhì)量的堅(jiān)持,本次就特別針對(duì)電解電容在LED驅(qū)動(dòng)電源中所扮演的角色與其壽命表現(xiàn)作進(jìn)一步深入探討。
 
電解電容在LED驅(qū)動(dòng)電源所扮演的角色
電解電容在隔離型LED驅(qū)動(dòng)電源的應(yīng)用,大致區(qū)分初級(jí)電容 (Cp)與次級(jí)電容(Cs),都有儲(chǔ)能與濾波功能。Cp在EMC對(duì)策上除了吸收雷擊能量與防止電源瞬變?cè)斐傻拈W爍外,還有減低EMI的作用;而Cs在輸出側(cè)主要是濾波,可以減低輸出低頻電流紋波,改善頻閃現(xiàn)象。 目前市面上常見(jiàn)的低功率LED驅(qū)動(dòng)電源為了通過(guò)功因與諧波電流的法規(guī)要求及低成本的要求,通常采用無(wú)Cp的單級(jí)Flyback或PSR架構(gòu),電路上因?yàn)槭÷粤薈p,所以導(dǎo)致在雷擊測(cè)試需要另外增加對(duì)策零件;而輸出高低頻紋波問(wèn)題,將無(wú)法滿足低閃爍(低頻光通量變化比低于8%)的要求。
 
LED燈具壽命的因子
影響LED燈具壽命的關(guān)鍵因子,不外乎燈源與驅(qū)動(dòng)電源中使用的電解電容,二者均與溫度直接相關(guān)?,F(xiàn)行市售燈具標(biāo)示壽命,少則1.5萬(wàn)小時(shí),多則5萬(wàn)小時(shí),根據(jù)LED大廠的數(shù)據(jù)顯示,一般高功率的LED平均壽命依LM-80或TM-21的測(cè)試結(jié)果推算,約為5萬(wàn)小時(shí),圖示為Cree對(duì)LED壽命測(cè)試與推算例。而LED驅(qū)動(dòng)電源的壽命則取決于設(shè)計(jì)上選用之電解電容的等級(jí)與溫度,通常不應(yīng)低于LED的壽命,才是合理的設(shè)計(jì)選擇。
 


 
明緯LED驅(qū)動(dòng)電源的壽命
明緯LED驅(qū)動(dòng)電源的壽命驗(yàn)證一向是依國(guó)際知名電解電容制造商所提供的建議測(cè)試與計(jì)算方式為根據(jù),以HLG-150H-24機(jī)型為例,其設(shè)計(jì)輸出電容采用10000小時(shí)@105℃的最高等級(jí)電解電容,因其效率高達(dá)93%,在環(huán)境溫度60℃下測(cè)試時(shí),電解電容的溫升低且不會(huì)超過(guò)80℃,經(jīng)實(shí)測(cè)后計(jì)算產(chǎn)品壽命可高達(dá)7萬(wàn)多小時(shí),若在環(huán)溫50℃下使用,壽命推估將可再倍增。因此,設(shè)計(jì)上采用電解電容的LED驅(qū)動(dòng)電源對(duì)燈具的壽命是否造成影響其實(shí)根本不是問(wèn)題,真正重要的其實(shí)是燈具在電源的選購(gòu)與搭配上需選用采用高效率的電路設(shè)計(jì)且零件設(shè)計(jì)使用高質(zhì)量電解電容的LED驅(qū)動(dòng)電源才是推升燈具壽命的根本解決之道。