LED驱动电源使用铝电解电容设计,缩短了LED灯具的寿命?

节能一直是全球关注的议题,而占全球总能耗约19~20%的照明耗能,若能採用LED灯源,则能充分达到兼具省电与长寿命的优点。因此,LED照明市场近年来如雨后春笋般,于居家、工业、商业空间照明、路灯、车灯、植物工厂等各类应用场合,快速的取代各式传统照明光源,且成为全世界各国政府推动节能减碳政策中最主要的方向。

然而,LED驱动电源採用电解电容导致灯具寿命偏低的问题?却是个众说纷纭与争议不休的议题。LED驱动电源方桉一般区分为隔离型与非隔离型,在市电应用组装型灯具,因考量安全问题,大多数客户选择採用隔离型的LED驱动电源,而市场上量产的LED驱动电源也几乎都使用了电解电容做设计,明纬一向专注于开关电源产品的研究开发与品质的坚持,本次就特别针对电解电容在LED驱动电源中所扮演的角色与其寿命表现作进一步深入探讨。
 
电解电容在LED驱动电源所扮演的角色

电解电容在隔离型LED驱动电源的应用,大致区分初级电容 (Cp)与次级电容(Cs),都有储能与滤波功能。Cp在EMC对策上除了吸收雷击能量与防止电源瞬变造成的闪烁外,还有减低EMI的作用;而Cs在输出侧主要是滤波,可以减低输出低频电流纹波,改善频闪现象。 目前市面上常见的低功率LED驱动电源为了通过功因与谐波电流的法规要求及低成本的要求,通常採用无Cp的单级Flyback或PSR架构,电路上因为省略了Cp,所以导致在雷击测试需要另外增加对策零件;而输出高低频纹波问题,将无法满足低闪烁(低频光通量变化比低于8%)的要求。
 
LED灯具寿命的因子

影响LED灯具寿命的关键因子,不外乎灯源与驱动电源中使用的电解电容,二者均与温度直接相关。现行市售灯具标示寿命,少则1.5万小时,多则5万小时,根据LED大厂的资料显示,一般高功率的LED平均寿命依LM-80或TM-21的测试结果推算,约为5万小时,图示为Cree对LED寿命测试与推算例。而LED驱动电源的寿命则取决于设计上选用之电解电容的等级与温度,通常不应低于LED的寿命,才是合理的设计选择。

明纬LED驱动电源的寿命

明纬LED驱动电源的寿命验证一向是依国际知名电解电容製造商所提供的建议测试与计算方式为根据,以HLG-150H-24机型为例,其设计输出电容採用10000小时@105℃的最高等级电解电容,因其效率高达93%,在环境温度60℃下测试时,电解电容的温升低且不会超过80℃,经实测后计算产品寿命可高达7万多小时,若在环温50℃下使用,寿命推估将可再倍增。因此,设计上採用电解电容的LED驱动电源对灯具的寿命是否造成影响其实根本不是问题,真正重要的其实是灯具在电源的选购与搭配上需选用採用高效率的电路设计且零件设计使用高品质电解电容的LED驱动电源才是推升灯具寿命的根本解决之道。(文 / 台湾明纬研发部 王毓实)



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