户外LED照明灯具设计与制作
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第2章 户外LED驱动电源的基础知识

2.1 户外LED驱动电源简介

LED 驱动电源是把交流电转换成特定的直流电以驱动 LED 发光的电源转换器。LED驱动电源的输入包括工频交流电(市电)、低压直流电(如DC 5V、DC 12V、DC 24V、DC 36V、DC 48V等)、高压直流电、低压高频交流电(如AC 12V)等。目前,LED驱动电源的质量就是LED照明灯具的质量,LED驱动电源的寿命就是LED照明灯具的寿命。

LED 驱动电源的输出端口和 LED 模块输入端必须能承受输入端与输出端之间的 2kV (差模2kV)的浪涌冲击和输入端与地之间的4kV(共模4kV)的浪涌冲击。对LED灯具的驱动电源的交流输入端的要求也是一样的。

户外LED驱动电源应满足的防雷方面的要求,可以参照国家标准GB/T 17626.5—2008《电磁兼容 试验和测量技术 浪涌(冲击)抗扰度试验》或IEC 61643-1:2005或EN 61643-11:2012的基本要求。

防水LED驱动电源的外壳采用航空拉模铝型材,其结构为长方形结构。这种驱动电源具有外形美观大方、安装方便、散热、节能、环保等优点,还具有良好的防潮防水性能、较高的抗电强度、较好的可靠性及较长的使用寿命。LED驱动电源的寿命取决于电解电容的等级与温度,因此在设计时应选高质量的电解电容。

注意

① 一些质量不好的电源常采用环氧树脂混石英砂作为散热导体。

② 户外 LED 驱动电源可以结合雷击突波保护器一起使用。明纬公司生产的 SPD-20HP 系列,可以大大降低雷击高压突波对灯具所造成的冲击,有效延长灯具的使用寿命,适合与户外照明驱动器搭配使用。

③ 选择户外LED驱动电源时,一定要选择通过3C认证或CE认证、UL认证的电源。

④ LED电源产品标准和技术要求必须符合国家标准要求。LED驱动电源(LED模块用交流电子控制装置)检测国家标准有GB 19510.14—2009《灯的控制装置 第14部分:LED模块用直流或交流电子控制装置的特殊要求》、GB 19510.1—2009《灯的控制装置 第1部分:一般要求和安全要求》、GB/T 17743—2017《电气照明和类似设备的无线电骚扰特性的限值和测量方法》、GB 17625.1—2012《电磁兼容 限值 谐波电流发射限值(设备每相输入电流≤16A)》。

防水电源用在防护等级为IP65、IP67、IP68的情况下,具有短路、过流、过载等多重保护。其最重要的特点是防水、防潮,可以在室外使用,可以在下雨、雾水、太阳直射等恶劣环境中工作。目前,防水电源主要应用于LED投光灯、LED灯条、LED路灯、LED地埋灯、LED水底灯、LED隧道灯、LED洗墙灯等LED照明灯具。未来LED防水电源性能将越来越适合LED照明灯具的要求。

LED驱动电源是恒流驱动电源,其输出的电流是恒定的,而输出的直流电压却随着负载的不同(LED 串联个数不同)在一定范围内变化。恒流电源不怕负载短路,但使用时要注意恒流驱动电源最大承受直流电流及直流电压值,这限制了LED的串联的数量。

注意

短路保护是指在短路故障产生后的极短时间内切断电源输出,避免负载受到大电流的冲击,同时也有效地保护了LED模组的安全。

LED 驱动电源应选择有短路、过载保护和阻燃功能的电源,防止在使用过程中因出现短路或电源过载而损坏电源。这样可以保证LED照明产品在各种突发情况下能够安全稳定地运行。市面上LED驱动电源防护等级大多数已经达到IP67,即完全地防尘,并能在一定时间和水压下,确保其功能正常。防水 LED 驱动电源的外形及常用电源型号如图2-1所示。

图2-1 防水LED驱动电源的外形及常用电源型号

图2-1 防水LED驱动电源的外形及常用电源型号(续)

LED驱动电源应根据不同地方的环境来考虑LED灯具的工作场所,如温度、湿度、安装位置等。根据LED驱动电源的出口要求的不同,选择工作电压不同的电源。例如,美国的交流电压为AC 120V,日本的交流电压为AC 110V,欧洲的交流电压为AC 230~240V,国内的交流电压为AC 220V,因此可以选择交流输入电压为AC 100~240V的电源。为了使LED产品在全球通用,最好选择交流输入电压为AC 90~305V的电源。LED驱动电源参数选择如表2-1所示。

表2-1 LED驱动电源参数选择

为3模组、8串8并、使用SMD3030LED灯珠的200W LED路灯,选择合适电源的过程如下。笔者以明纬电源ELG系列作为主选型号。明纬电源ELG系列参数如表2-2所示。

表2-2 明纬电源ELG系列参数

续表

注意

① LED照明灯具的外壳和LED驱动电源必须接地线。地线的线芯应为铜芯,线径应达到相关国家标准的规定要求。

② 在LED照明灯具中,LED光源的连接方式为混联方式(NM并),即它由N颗LED光源串联及M组LED光源并联组成。要求LED光源两端的电压为同一挡位且基本一致,这是为了防止并联的LED光源组之间的两端电压相差较大,从而造成组与组之间的电流不均匀,进而引起电流过大。

根据SMD3030的参数,SMD3030的UF值为6.0~6.4V,IF为150mA。根据表2-1可得200W LED路灯电源参数,如表2-3所示。

表2-3 200W LED路灯电源参数

根据表2-3可得ELG200系列LED路灯电源选型规格书,如表2-4所示。

表2-4 ELG200系列LED路灯电源选型规格书

续表

注意

① ELG与HLG系列的输出线芯为红黑色环球线,调光线为型号为UL 2517的蓝白线。

② ELG与HLG系列的输出线芯型号有两种,A-Type的主输出线(Vo+)为红色线,主输出线(Vo-)为黑色线;B-Type的主输出线(Vo+)为红色线,主输出线(Vo-)为黑色线,调光线(DIM+)为蓝色线,调光线(DIM-)为白色线。