知道嗎?LED驅動電源:安全設計不可省!
LED照明應用愈加普及 驅動電源設計安全不可省
LED照明應用越來越普及,隨著LED照明應用產品升級,LED在單位亮度、功率也就越來越高,隨之而來除了LED芯片運作時散熱需求外,驅動高亮度LED需要的高電流驅動電路設計,因為燈具產品動輒連續使用照明超過8小時,驅動電路的安全性就更加重要。
在室內用照明應用,以裝飾應用最常見的標準型LED嵌燈,驅動功率從8W~15W不等,雖室內用途的燈具仍屬于小功率驅動,電源電路除常規安全設計外,因為這類裝飾用燈具多裝設于密閉的木型家具中,除電源電路的過載、短路防護設計外,也需要針對燈具高溫狀態下的斷電保護,避免燈具出現故障、高熱時,電源電路仍源源不絕地輸送驅動電力,導致問題加劇。
COB組件封裝 改善LED照明光形、簡化驅動設計部分較大尺寸的崁燈產品,驅動功率可以高達20W以上,一般這類高亮度的嵌燈,通常是用來作為大空間的主要照明燈具,這類燈具產品的特色就是需要單一燈具有極高的亮度表現,透過一定數量的主燈搭配足夠的環境照明應用。這類功能性明確的燈具,通常不會用太復雜的設計,一般會使用COB(Chip On Board)封裝的高亮度LED組件,獲取高亮度照明、簡化線路設計、優化成本架構優勢。
但單組發光組件就要以高達20W電源進行驅動,對于小型化、成本優化為首要設計方針的LED照明并不容易,實際裝設不能用低輸出功率的驅動電源模塊直接連接驅動使用,以避免驅動電路產生過載故障。另一個重點是,這類室內主要照明應用,LED電源驅動一般會要求單一燈具搭配一套電源驅動電路,采用驅動電路分散配置不僅可讓電源驅動電路更精簡,也不會因為連接過多燈具導致驅動電路過載問題。
電源安全設計可保護LED組件 避免驅動問題受損在一般LED驅動電源設計中,常見的保護組件有保險絲、壓敏電阻、與壓敏電阻器搭配組合的防雷突波保護器與瞬態電壓抑制器(Transient Voltage Suppressors;TVS)等保護組件,而在驅動電路透過保護設計,LED發光組件畢竟是半導體材料,本身就對電壓/電流瞬態反應較敏感,供應電源若出現大幅變動,將導致發光組件被高電流打穿或燒毀,透過保護電路技術可在發生電源瞬態變動時快速斷電或是旁路,避免LED發光組件受損。
相較室內用LED照明燈具,室外用的LED照明應用相關驅動電路的設計要求就明顯高更多。因為戶外用LED照明燈具,可能是建筑外墻照明、造景設計照明、或是路燈/指示燈具照明應用,常見會采用直接連接市電電網的方式進行驅動。基于戶外照明需求,因為照明燈具設置高度更高,照明區塊可能設置在廣闊的街廓或是公園,燈具的亮度要求會更高。
室外LED照明燈具要求高 環境影響更加嚴峻室外照明燈具(隧道、公路、交通訊號燈、停車場和車庫等照明環境)不僅單位燈具的亮度超過室內應用的數倍,其驅動電源的功率也會是室內照明的好幾倍水平,對于驅動電路的安全設計要求更高,甚至是室外公眾區域照明燈具的設置條件,大多屬于室外環境,燈具與驅動電路還須受到風吹、日曬、雨淋等環境影響,長時間高溫/低溫轉換也會考驗驅動電路電子零件、硬件的耐用度,高功率與惡劣使用環境,都是室外照明使用安全設計必須克服的問題點。
除了功能性較高的戶外照明應用外,另一個戶外照明應用領域,即以LED照明進行裝飾性、情境氣氛營造的設計應用,例如針對裝飾性應用的噴泉照明燈、泳池照明燈、花園與雕塑的景觀輔助光源,這些燈具使用環境的嚴苛程度,并不亞于一般戶外照明應用LED燈具,以泳池、噴泉的造景燈具,LED燈具必須搭配防水不銹鋼桶燈燈體,將LED發光組件、驅動電路包裹在不銹鋼桶燈燈座之中,燈具內的散熱主要透過燈體發散,線路的安全設計除一般戶外燈具要求外,另必須針對可能的池水入侵燈具問題,強化驅動電路的短路安全設計。
LED燈具能快速普及,主要是照明用的LED組件在功能上持續不斷優化,讓照明應用功能更接近用戶需求,其中LED組件應用COB(Chip On Board)封裝技術,可以說是LED燈具應用更趨實用的重要關鍵。COB封裝為將單個、或多顆LED發光晶粒,利用封裝技術直接封裝于印刷電路板(Printed CircuitBoard;PCB)上,COB封裝型式跟一般采用表面黏著(Surface Mounted Device;SMD)設計組件加工以支架打件在燈具基板上的設計大不相同,因為COB封裝可以直接將LED發光產生的熱、透過接觸引導至下方基板散出,透過基板加強散熱處理,而平面化設置、大量的LED組件也可形成類似傳統燈具的面光源照明效果。
新一代的LED照明燈具,可透過COB技術讓新時代的LED燈具達到更接近傳統白熾燈、鹵素燈或是氣體放電燈具才有的照明效果,同時,驅動LED照明燈具,只需要以更低的電力驅動,就能產生這些傳統燈具的照明效用,透過COB設計的發光組件模塊,不僅散熱加強(省掉更多燈具主動散熱設計需求),透過多組件封裝,也能簡化驅動電路的設計復雜度(因為只需要驅動單一組件)。
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