众所周知,LED灯凭借节能、使用寿命长、耐用以及设计灵活等显著优势,目前LED灯正在快速取代室内和室外照明设备中的白炽灯和荧光灯。
但选择正确的LED只是设计方程的一部分,为了使客户的固态照明设计实现全面的效率、耐久性和使用寿命,需要为其选择合适的电源,将客户的应用要求和所使用的LED相匹配。
本次讲座将从输入电压、工作环境、电源转换效率、电源保护功能、价格这5个维度讲解如何根据客户需求来选用合适的LED电源。
首先,我们需要初步了解电压、电流、电源之间的关系。
电压:也称作电势差或电位差,它主要用来给电子设备提供驱动能力。按性质分为交流电压、直流电压。
LED领域常见电压:
1、输入电压(额定电压):产品铭牌指定电压(长时间稳定使用的输入电压);
2、输入极限电压:因电网波动而设计的最高与最低的输入电压(一般情况下:极限电压一般按照Uin±10%设计);
3、输出电压(范围):电源驱动负载的输出电压。(为保证灯珠Vf值在一定范围内波动时LED灯具能正常使用,LED输出电压通常设计成一个范围);
4、纹波电压:指输出直流电压中含有的工频交流成分,我司无频闪电源,纹波电压通常定义在1V以下,有频闪电源通常定义在4V以下。
电流:在电场力的作用下,电荷发生定向移动产生电流(在水压下,小水滴流动)。电流按按性质分:交流、直流。
LED领域常见电流:
1、输出电流:电源在规定的工作条件下其特定的输出电流,输出电流直接影响灯具的光通量、散热及寿命等;
2、纹波电流:指输出直流电流中含有的工频交流成分。我司无频闪电源,纹波电流通常定义在输出电流5%以下,有频闪电源通常定义在输出电流30%以下。纹波电流越大,纹波电流频率越低其频闪效果越严重。
接下来,我们再来学习为客户选择合适电源的5个维度:
一、输入电压
LED产品在选择电源时,不同地域国家的输入电压不同:
1、100V:2国(日本、北韩);
2、110~130V:约30国(中国台湾、美国、加拿大、巴拿
马、古巴、黎巴嫩、墨西哥等);
3、220~230V:约120国(英国、德国、法国、中国、新加坡、香港(200V)、意大利、西班牙、希腊、奥地利、荷兰、菲律宾、泰国、挪威、新加坡、印度、纽西兰、澳洲等)
室内电源:
LED柜台亮化及室内LED广告标识&照明可以选择普通室内电源
温馨提示:比较安静的环境建议尽量不选用带风扇的电源。墙体内部线路错综复杂,低频辐射较强,手机拍摄可直观频闪现象,首选电磁兼容电源并做好接地。
防雨电源:
LED亮化工程基本上是在室外,一般选择三防电(防雨、防尘、防潮)。
温馨提示:根据实际需求选择不同防护工艺的电源。延缓环境影响措施三防工艺,
灌胶工艺(彻底隔绝环境影响的措施)。
二、考虑电源工作环境
户外电源:沿海地区和腐蚀严重的环境建议使用灌胶工艺防雨电源或防水电源。
防水电源:部分亮化工程电源需要浸泡在水里面,必须选择特殊灌胶工艺的电源,防止雨水进入电源引起电源失效。
三、电源转换效率
功率:功率是指物体在单位时间内所做的功的多少。
LED领域常见功率名词:
1、输入功率(整灯功率):输入功率=电源输出功率/转换效率;
2、输出功率:输出功率=电源输出电压x输出电流;
3、短路功率:输出端直接短路后其输入功率计测试出的功率,一般表现形式是跳动状态(打嗝);
4、空载功率:不接输出负载(不接LED灯)时的功率,(虽然没有接输出负载,但因接入到电源中,电子元器件的损耗导致)。
开机时间(启动时间):从市电输入到LED灯具点亮之间的时间差。ERP要求<0.5s@220Vac,DLC要求<1s@100V。
DLC认证:是北美商用照明产品性能认证标准。
温度漂移:电源周边温度变化所引起输出电流变化的现象。例:明纬ELG-240输出负载与温度关系对照表。
效率(转换效率):输出功率与输入功率的比值(反映了设备能量转换能力)。效率的由来:
电源在输入交流转输出直流的过程中,因电路工作会有一部分电能损耗(损耗的电能以热的形式释放),损耗越少,这个电源的转换效率就越高,电源的发热量越小,灯具就越节能;反之,转换效率越低,发热量就大,节能性就越差。
输入功率100W,输出功率90W,那这个电源的转换效率为90W/100W=90%。
功率因素:在交流电路中有功功率与视在功率的比值(PF=有功功率/视在功率)。
有功功率:实实在在消耗掉的功率(电参数仪测试的功率均为有功功率)。
视在功率:正弦交流电路中电压有效值与电流有效值的乘积。
PF值较优越的LED驱动电源波形
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PF值较差的LED驱动电源波形
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功率因数是衡量电气设备效率高低的一个系数。功率因数低说明电路的无功功率大,设备的利用率低,增加了线路供电损失。
例如:一个PF值0.5的20W灯具需要电网提供40W的功率才能正常工作,而多余的那20W功率损耗在家用电度表上不会显示,也没有发挥实际作用,这就增加了线路的供电损失。
美国能源之星与欧洲ERP等能效认证都对功率因素有强制要求。能源之星要求在额定输入电压范围内PF值大于0.9,欧洲ERP要求如下:
为什么终端客户、政府会关心功率因素(PF)?
低PF驱动电源会降低输电线的负载能力;相反,高PF驱动电源产品单位线径传输的电能利用率就越高。随着能源危机时代到来,政府会管控电子产品功率因素特性。
对LED灯具的影响?
1、采用高PF驱动电源,减少了无功电流对电网的资源占用;
2、采用高PF驱动电源,满足全球高端市场能效要求。
什么是谐波?
LED驱动电源中由于使用感性元器件而造成了电压、电流波形的畸变,因此任何与工频频率不同的成分都可以称之为谐波。
LED电源谐波的主要原因是由于电流畸变导致。畸变的波形会重新传到电网中且不能被电器设备所利用,如果谐波量超过一定极限,就会导致各种电器设备不正常工作,也加大了电能传输线的电能消耗。
谐波的危害
使同一电网中其他用电设备受到干扰(直接干扰和相互干扰)、产生故障(噪声、闪灯),还会使电网的“中线”电流超载,影响输电能力。
四、电源保护功能齐全
随着国家对安全意识不断提高,注定安全无小事,所有安全隐患都是重大问题,如果电源没有保护功能,那存在着严重的安全风险。
电源是LED能量提供者,LED系统对电源提供的电压和电流是没有免疫力的。在发生过电压,过电流,短路异常现象时,电源就必须要有过电压保护,过电流保护,短路保护等功能,使电源处于保护状态(切断供电或打嗝模式),防止LED烧坏或出现严重的安全问题——火灾等。这样也会更有效的保护好LED系统。
短路保护:防止电源输出端在操作中因短路导致损坏而设计,同时也防止瞬间短路功率过大使晶体管击穿。
过压保护:指灯具负载电压超出电源输出最大电压时,ic判断工作异常输出打嗝,当电源电压恢复到正常范围时,保护器自动接通。
开路保护:防止开路电压太高而设计的保护(开路电压高,容易触电,开路电压高,电源输出电容耐压超标)。
频闪:是指电光源、光通量以一定频率的波动,用手机对准光源经常可以发现条纹分布,这就是由于频闪引起的。
某些程度的频闪不会引起注意,也不存在生理上的不适。
人眼对60Hz以上的闪烁是不敏感的,LED恒流电源输出端工频一般在100Hz及以上。用CCD感光成像(手机、摄像机)拍摄的时候,因为采样频率的不同,会出现水波纹。但是它跟手机、摄像机的预设频率、感光元件、快门速度都有关系,所以这种测试方法并不一定准确,却是一种简单的测试方法。
五、该如何考虑价格?
不盲目追求高价格,不过分选择低价格。
选择电源时价格越高越好,这是一种错误的选择思维。如果LED寿命5万小时,选用10万小时电源与之匹配,这就是品质过剩,品质浪费。
当然也不能一味选择价格过低的产品,过低的价格决定着电源零件的来源,拆机件、有品质隐患的零件等,这些都严重影响电源的可靠性和稳定性,甚至存在更大安全隐患。