提升LED路灯寿命——驱动电源模块化设计

提升LED路灯寿命
——驱动电源模块化设计

吴 锋

（中国杭州低碳科技馆，浙江杭州310051）

摘要：当前我国正大力提倡节能、低碳与环保，在此理念下，LED路灯已成为新一代节能路灯的首选。作为LED路灯的核心部件，驱动电源的品质和稳定性是影响LED路灯使用寿命的关键因素。因驱动电源的寿命相对LED路灯而言较短，是制约LED路灯使用寿命的短板。因此，文章提出对驱动电源进行模块化设计的方案来提升LED路灯寿命，降低其维修成本，提升维护便利性，从而极大地提升LED路灯的实际使用寿命和价值。

关键词：LED路灯；驱动电源；模块化；接插件

LED照明具有节能环保、使用寿命长、应用广泛等特点，是节能环保产业的重要组成领域。随着技术的不断突破、节能效果的日益显现和国家对节能环保产业的大力推动，室内LED照明已取代白炽灯、荧光灯走进了千家万户。

在室外，路灯照明消耗着巨大的电能。作为能源消费大国，在当下节能环保理念驱动下，有着高效、节能、使用寿命长、显色指数高的LED就顺势成为了新一代的节能光源。但由于LED路灯工作在恶劣的室外环境，因此对其驱动电源有着很高的性能和可靠性要求。

1 LED路灯驱动电源寿命现状分析

作为LED照明灯具的电源供应器，LED驱动电源能将外界一次电能转换为LED所需的二次电能，是LED照明灯具的核心部件，其品质对LED照明灯具的可靠性具有重要影响，其稳定性也是LED照明灯具使用寿命的关键因素。

通过对大功率LED路灯进行跟踪检测，部分LED灯具陆续出现故障。通过对故障的分析，我们发现LED驱动电源损坏所占比例高达90%。虽然LED路灯理论使用寿命长达5万小时（13.7年），但其驱动电路的寿命较短，约为1.2万小时（3年）。驱动电源成为制约LED路灯使用寿命的短板。另外，由于防水防尘等工况要求，LED路灯驱动电源一般都封装在产品内部，给LED路灯维修带来不便，更换驱动电源的费用较高。因此，提高LED路灯驱动电源的使用寿命、降低其维修成本，提升维护便利性将极大地提升LED路灯的实际使用寿命和价值。

2 解决思路

LED驱动电源的输入电能包括交流电和直流电，而输出电能一般为可随LED正向电压变化而改变电压的恒定电流，因此在驱动电源中需要的电子元器件一般有电容、电阻、电感等等。目前业内都非常清楚，如果LED驱动电源电路里有电解电容，那么其寿命主要取决于电解电容。电解电容的使用寿命有一个大家公认的近似计算法则：即温度每下降10度其使用寿命增加一倍。比如说标称105摄氏度寿命为2000小时的电解电容，在65摄氏度下使用寿命大约是32000小时。而LED路灯工作场所为室外，在当今全球变暖的环境下，我国大部分地区夏季的地面温度已经超过70摄氏度，在这样的条件下，电解电容的平均寿命已不到1.5万小时。

目前大功率LED路灯照明中的驱动电源，电解电容均是焊接在电路板上，并且整个电器部分被封装在内部。在电解电容损坏、而其它电器元件完好的情况下，整个驱动电源都将被换掉，形成了极大的浪费。只要LED灯芯片结温散热达到要求，LED灯珠寿命就有近5万小时，但是几乎所有LED路灯的驱动电源均提早损坏。目前LED路灯的驱动电源质保时间一般均为三年，若按每天使用12小时、一年365天计算，也只使用了不到1.4万小时，质保5年的也只有近2.2万小时。这与LED芯片灯5万小时的使用寿命相差甚大。不管现在经智能控制，由于时控节能减少了功率而寿命得到了相对延长，但与LED芯片灯珠相比，其寿命仍然较短。

为节约资源，提高驱动电源的利用率和整体寿命，可以采用一种模块化的设计方法。将电解电容易损电器元件当作与电路板分离的一种附件，不直接安装在电路板上，利用一个外壳把相关易损元器件全部封装进一个模块化电器接插件中，按需通过各种接插件组与电路板内各个电解电容位子用电路板或线路连接，当电解电容达到使用寿命时只需更换该模块接插件，驱动电源就可以再次使用。在LED芯片灯正常的使用寿命里，正常情况下只需更换二次该模块接插件即可，这样可以使得LED路灯整体5万小时的使用寿命成为现实。而且该模块化接插件可以通过相关线路与电路板连接，通过防水防尘防晒设计，其安装地点可选余地更大，可以方便地进行后续更换，无需高空作业，做到和普通家庭更换灯一样方便。

3 结束语

LED驱动电源的故障问题不可能完全避免，而模块化设计早已成为当今的潮流，如果驱动电源能用模块化插拔的方式解决维护问题，一定会受到用户的欢迎；在所有厂商都采用模块化设计后，通过使相关接口标准化，通用化，把LED路灯驱动电源的更换做成和常规照明的光源的更换一样简便时，制约LED照明产业发展的关键因素的LED路灯驱动电源定将会得到长足的发展。

参考文献：

[1]黄云.LED驱动电源设计[J].文摘版：工程技术，2015，42：250-250.

[2]行业分析：LED驱动电源市场发展现状及竞争情况[J].中国路灯，2015，5：42-44.

[3]沈伟平.探究LED路灯的驱动电源设计要点[J].工程技术（引文版），2016，31（3）：252-252.

作者简介：吴锋，浙江大学机械工程硕士，工程师，从事低碳相关产品设计及研究。