LED路灯如何(he)检测及(ji)基本知识概述-LED路灯电源设计方案解(jie)析-KIA MOS管
信息来源：本站(zhan) 日期：2019-04-22
LED路灯是(shi)指(zhi)用LED光源制作的(de)路灯，具有高(gao)效、安全、节能、环保、寿命长、响(xiang)应速度(du)快、显色指(zhi)数高(gao)等(deng)独(du)特(te)优点，对城市照(zhao)明节能具有十分重要的(de)意义。
LED路(lu)灯主(zhu)要应用、主(zhu)干路(lu)、次(ci)干路(lu)、支(zhi)路(lu)、工厂、学校、园林(lin)、城市广(guang)场、庭院等道路(lu)照明。
输出功(gong)率(lv)及光(guang)(guang)通(tong)(tong)量(liang)的提(ti)高还(hai)需要从大功(gong)率(lv)白光(guang)(guang)LED的外延技术(shu)、芯片工艺等基础层次进一步(bu)提(ti)升(sheng)。在二次光(guang)(guang)学(xue)设计(ji)方面，LED的辐射(she)形式有朗(lang)伯型(xing)(xing)、侧射(she)型(xing)(xing)、蝙蝠翼(yi)型(xing)(xing)和聚光(guang)(guang)型(xing)(xing)几(ji)种(zhong)。在道路照(zhao)明(ming)领域，根据(ju)设计(ji)经验朗(lang)伯型(xing)(xing)和蝙蝠翼(yi)型(xing)(xing)比较适用，通(tong)(tong)过(guo)二次光(guang)(guang)学(xue)设计(ji)，使得(de)LED的光(guang)(guang)照(zhao)范围、光(guang)(guang)度曲线符合道路照(zhao)明(ming)的需求(qiu)。
LED在道路灯具(ju)中使用的最普(pu)遍形式主(zhu)要是(shi)(shi)在灯具(ju)内(nei)，在一个几乎是(shi)(shi)平(ping)板的安装(zhuang)面（也是(shi)(shi)反光面）上，装(zhuang)上了矩阵式的LED，这种(zhong)设计方式是(shi)(shi)不可能得(de)到良(liang)好(hao)的灯具(ju)配光的。
LED路(lu)灯(deng)(deng)是LED照明中一(yi)个很(hen)重要应用。在节能省电的前提(ti)下(xia)，LED路(lu)灯(deng)(deng)取代传统路(lu)灯(deng)(deng)的趋势越来越明显(xian)。市面上，LED路(lu)灯(deng)(deng)电源的设计有很(hen)多种。早期的设计比较(jiao)重视低成(cheng)本的追(zhui)求；到近期，共(gong)识渐渐形(xing)成(cheng)，高效率及高可靠性才是最重要的。
下面针对(dui)几种(zhong)不同LED路(lu)灯的(de)应(ying)用，提出了适(shi)合的(de)架构，并对(dui)其优缺点进行分(fen)析，以便让大(da)家能根(gen)据(ju)具体状况(kuang)和设计的(de)路(lu)灯种(zhong)类(lei)，找到最合适(shi)的(de)方案(an)。
在(zai)下面(mian)介绍的几种方案(an)之中(zhong)，这(zhei)一种方案(an)应该(gai)是目(mu)前效率最高、电路成本最低(di)的方案(an)(图1)。直接用(yong)光电耦合器对(dui)初级(ji)侧电路进行回溯控(kong)制，调(diao)节(jie)输出电压。相对(dui)于其它传(chuan)统方案(an)，该(gai)方案(an)的开关损耗少。
将(jiang)CS的(de)电压固(gu)定在0.25V，对6串LED分(fen)别做恒流控(kong)制。IC会侦测(ce)FB的(de)位置(zhi)，将(jiang)电压最低(di)那串LED固(gu)定在0.5V。此时由(you)于各串LED的(de)Vf值的(de)总和不同，产生的(de)压降会落在MOS管上，导致(zhi)一(yi)些(xie)损耗。如果是(shi)一(yi)般(ban)对Vf分(fen)BIN筛(shai)选(xuan)过(guo)后的(de)LED，损耗应该可以(yi)控(kong)制在2%以(yi)内，少(shao)于一(yi)般(ban)的(de)开关损耗。
该方案的(de)优(you)点是效(xiao)率高、成本低，缺点是AC输入、需要较多研发成本，适用于可以用AC直接输入的(de)路灯。
它采(cai)用多(duo)串的升压结构设计，LED驱动的方式与前一种类似，差别(bie)在于(yu)由(you)AC输(shu)(shu)入改为(wei)DC或是由(you)电池输(shu)(shu)入(图2)。低(di)(di)压侧传(chuan)感的设计只要选择适当的MOS管(guan)，LED可以串相当多(duo)的颗数。相对(dui)于(yu)AC输(shu)(shu)入的方案，其(qi)设计较(jiao)(jiao)为(wei)简单。但由(you)于(yu)多(duo)了一次(ci)升压的开关，效率相对(dui)较(jiao)(jiao)低(di)(di)。
该方(fang)案的优点是(shi)设(she)计(ji)简单、电路(lu)成本(ben)低，缺点是(shi)效率较低。它适(shi)合太阳能电池或通过(guo)适(shi)配器输(shu)入的路(lu)灯。
有些(xie)厂商仍喜(xi)欢用(yong)单串(chuan)的(de)(de)(de)设计，优点是(shi)维(wei)修容易，而且可以做模块化设计。不(bu)同(tong)(tong)(tong)功(gong)率(lv)路灯可以使用(yong)相(xiang)同(tong)(tong)(tong)的(de)(de)(de)灯条，只要更(geng)换面板，插(cha)上不(bu)同(tong)(tong)(tong)数(shu)目的(de)(de)(de)灯条，就(jiu)可以组合出(chu)各种不(bu)同(tong)(tong)(tong)功(gong)率(lv)的(de)(de)(de)路灯。但它的(de)(de)(de)缺点是(shi)每一(yi)串(chuan)都需要独立的(de)(de)(de)电源模块，成本较(jiao)高，而降压的(de)(de)(de)结(jie)构会(hui)让LED的(de)(de)(de)数(shu)目受限(xian)于IC的(de)(de)(de)耐压。
在图3所示的(de)(de)(de)例子(zi)中，LED最多串到(dao)(dao)14颗，如果(guo)要设计20W的(de)(de)(de)灯条，就需要使用700mA的(de)(de)(de)LED。为(wei)了使效(xiao)率达到(dao)(dao)最高(gao)(gao)，必需针对LED的(de)(de)(de)数目来调节输入电(dian)压，也(ye)就是(shi)适配器的(de)(de)(de)输出电(dian)压。以(yi)10颗LED为(wei)例，如果(guo)要达到(dao)(dao)最高(gao)(gao)效(xiao)率，就必须(xu)把输入电(dian)压调到(dao)(dao)约42V左(zuo)右。
该方案的(de)优点(dian)是(shi)降压(ya)结构效率较(jiao)高(gao)、单串设(she)计(ji)、配置较(jiao)为灵活(huo)，缺点(dian)是(shi)电路成(cheng)本较(jiao)高(gao)、LED串联数目(mu)受限于IC耐压(ya)。它适合(he)通过适配器输入(ru)的(de)路灯。
同(tong)样的单串(chuan)(chuan)设计，升压(ya)结(jie)构(图(tu)4)会(hui)较降压(ya)结(jie)构的效率(lv)低，但是LED串(chuan)(chuan)联(lian)的数目不再受限于IC的耐(nai)压(ya)，而是由(you)(you)MOS来决定，因(yin)而可(ke)以(yi)串(chuan)(chuan)联(lian)较多的LED。由(you)(you)于大多数的太阳能(neng)电池的输出电压(ya)都(dou)不高，因(yin)此太阳能(neng)路灯较适合使用(yong)升压(ya)结(jie)构。而选(xuan)用(yong)电流(liu)(liu)模(mo)式的恒流(liu)(liu)设计，可(ke)以(yi)让输出电流(liu)(liu)较不受输入(ru)电压(ya)变(bian)化的影(ying)响，在(zai)电池满载以(yi)及快没(mei)电时，都(dou)能(neng)让路灯维持(chi)相同(tong)的亮度。
该(gai)方(fang)案的优点是(shi)串联LED数目(mu)不受(shou)IC耐压限制，缺点是(shi)电(dian)路(lu)(lu)成本较高，效(xiao)率较降(jiang)压结(jie)构稍(shao)低(di)，适合(he)太(tai)阳(yang)能路(lu)(lu)灯。
1、外(wai)观要求(qiu)：目(mu)测(ce)检查。
2、安全：按GB7000．1、GB7000．5、GB19510．1和相应(ying)的国家(jia)标准(zhun)或国外标准(zhun)进(jin)行检验。
3、按(an)GB17743和(he)GB17625．1的相关规定进行(xing)。
4、灯(deng)具电(dian)性能(neng)：在25℃±2℃的环境温度(du)下，在稳压电(dian)源（与(yu)灯(deng)具标称(cheng)频率相(xiang)同）及LED路(lu)灯(deng)之间(jian)接入精度(du)不小于(yu)0．5级的交直流(liu)电(dian)参(can)数测试(shi)仪，使(shi)(shi)LED路(lu)灯(deng)处(chu)于(yu)正(zheng)常工(gong)(gong)作位置，接通并调节(jie)电(dian)源电(dian)压至(zhi)额(e)定值（如灯(deng)具标称(cheng)电(dian)源电(dian)压范围(wei)，则分别(bie)调节(jie)至(zhi)电(dian)源电(dian)压范围(wei)的最(zui)大(da)值和最(zui)小值）使(shi)(shi)LED灯(deng)具工(gong)(gong)作2h，记录功率和功率因素值。
5、防护等(deng)级：按(an)GB7000．1的规定进(jin)行。
6、光衰和寿(shou)命试(shi)验：
A、灯具老化方法(fa)
灯(deng)(deng)(deng)(deng)具(ju)老化在没有强制(zhi)通(tong)(tong)风、温度控制(zhi)在20℃－30℃的环境(jing)中进行(xing)，灯(deng)(deng)(deng)(deng)具(ju)按正常安装姿态架设，按灯(deng)(deng)(deng)(deng)具(ju)标称额定电压或标称的适用电压范围(wei)的最(zui)大电压接通(tong)(tong)电源，灯(deng)(deng)(deng)(deng)具(ju)以满(man)功(gong)率工(gong)作。灯(deng)(deng)(deng)(deng)具(ju)在老化过程中，每24h中关(guan)闭(bi)不少于(yu)(yu)2次，每次关(guan)闭(bi)时(shi)(shi)间应为25－35min，间隔时(shi)(shi)间至少应为30min。样品数量(liang)不少于(yu)(yu)3台。试验中，灯(deng)(deng)(deng)(deng)具(ju)不得出现(xian)任何故障、烧毁，否则不合格。
B、光衰和寿命(ming)测(ce)量(liang)推算方(fang)法
以照(zhao)(zhao)度法(fa)替代(dai)光(guang)(guang)通量法(fa)，在距离灯(deng)(deng)具(ju)(ju)高度2米(mi)处下方(fang)测(ce)量中心点(dian)(dian)和沿(yan)道路方(fang)向的(de)(de)(de)(de)轴线上(shang)每(mei)距1米(mi)一个(ge)点(dian)(dian)的(de)(de)(de)(de)水平照(zhao)(zhao)度值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)，共(gong)测(ce)5个(ge)点(dian)(dian)，与各点(dian)(dian)初始值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)对(dui)比并得(de)出5个(ge)点(dian)(dian)的(de)(de)(de)(de)平均(jun)(jun)(jun)维(wei)(wei)持(chi)率(lv)(lv)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)。在2000－5000h之间(jian)，每(mei)336h间(jian)隔测(ce)一次平均(jun)(jun)(jun)维(wei)(wei)持(chi)率(lv)(lv)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)；如5000h时(shi)灯(deng)(deng)具(ju)(ju)仍然符(fu)合要求，则以2000h时(shi)的(de)(de)(de)(de)各点(dian)(dian)照(zhao)(zhao)度值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)为(wei)初始照(zhao)(zhao)度值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)，已测(ce)得(de)的(de)(de)(de)(de)每(mei)336h间(jian)隔的(de)(de)(de)(de)照(zhao)(zhao)度值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)与2000h时(shi)对(dui)应的(de)(de)(de)(de)初始照(zhao)(zhao)度值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)比较并得(de)出平均(jun)(jun)(jun)维(wei)(wei)持(chi)率(lv)(lv)，由上(shang)述10个(ge)点(dian)(dian)的(de)(de)(de)(de)平均(jun)(jun)(jun)维(wei)(wei)持(chi)率(lv)(lv)拟合推算出平均(jun)(jun)(jun)维(wei)(wei)持(chi)率(lv)(lv)为(wei)75%时(shi)的(de)(de)(de)(de)寿命(ming)时(shi)间(jian)加上(shang)5000h即为(wei)该灯(deng)(deng)具(ju)(ju)的(de)(de)(de)(de)寿命(ming)。选取其(qi)中1只路灯(deng)(deng)，同时(shi)用光(guang)(guang)度分布测(ce)试法(fa)测(ce)0－2000h时(shi)的(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)通量，计算出2000h光(guang)(guang)通维(wei)(wei)持(chi)率(lv)(lv)作为(wei)校准值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)。测(ce)量照(zhao)(zhao)度时(shi)，环境温度应控(kong)制(zhi)在25℃±1℃稳定3h以上(shang)的(de)(de)(de)(de)情况下进行。
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