路灯照明中大功率LED驱动电源质量设计要点概述

摘 要 路灯照明对稳定性、发光均匀性能上的要求较高，尤其是对于功率较大的LED驱动电源，在设计方面需注意的方面较多。本文将其予以归纳，可分为散热设计、浪涌保护、隔离保护、过压电流保护、谐波小共五大方面，旨在提升我国在路灯照明领域大功率LED驱动电源质量设计开展的水平。

关键词 路灯照明;大功率;LED;驱动电源;质量设计

为保证路灯照明效果持续且稳定，针对大功率LED灯工作性能上的要求即为使用安全，发光强度较为理想，亮度保持恒定。当前为了延长大功率LED驱动电源质量设计水平，必须对普通的减压、稳压驱动电源设计予以革新。针对设计中影响质量的关键点入手，有助于将大功率LED灯照明的效果充分展现。基于此，本文将针对驱动电源质量设计要点予以论述，以供参考。

1路灯照明中大功率LED驱动电源运行稳定性设计要点

1.1 散热系统设计要点

路灯照明大功率LED系统，结构构成模块可分为透镜、散热结构、驱动电源与光源4大部分。可见驱动电源能否稳定工作受到系统内部散热结构设计的影响。从另一方面来看，若系统散热性能较差，会导致路灯照明受到影响，其中寿命上的影响是最显著的，故在设计时，需对引发驱动电源发热的因素予以综合分析，在展开设计。查阅相关资料可得[1]与大功率LED驱动电源系统散热有关的因素包括三点：温升、热阻与结温。此外，通过分析LED灯具发热后热源的散发途径，可将其在设计时常用的散热方式分为总结为两点：一次封装热源发散法与二次热沉热源发散法。故在设计时，设计者可根据使用用途上，与使用性能，使用环境等多方面因素相容考虑，选择更为适配的散热方式。通常可选取的散热方式有单独引进LED专用散热器或是对LED灯具自身构成材料予以优化，并设计出最易散热的结构类型，如蜂巢型。通过上述论述可以得出，为提升大功率LED驱动电源散热方面性能，可通过下述两类方法解决：一是对LED灯具外部散热结构方式开展优化，也可引入专用LED芯片，智能化调控驱动电源运行环境温度，既能保证电源运行时的稳定性，也能保证电源运行时节能效果的提升。其中环境运行温度调控重点在于结温。经试验论证表明，电源运行最稳定的温度为适当低于LED电源运行时的安全结温[2]。二是对提升LED灯芯内部调控效率，激发内量子效应，在一定的电流条件下，使发热效率提升至最有水平。

1.2 浪涌保护设计要点

驱动电源是控制路灯照明系统电流传输的关键模块，在其中尤其要对其抗反向电压能力重点设计。分析引起驱动电源浪涌电压来源途径可知，引发路灯照明系统浪涌电压最常见的因素为雷击。其他维度影响因素包括：运行设备开关机较为频繁、不同功能模块反复切块所致短路故障等。权威机构调研表明，路灯照明驱动电源系统一年内平均每天会产生两次浪涌电压，故针对驱动电源浪涌电路的防护有着重要价值。在实际设计中，可遵循以下设计理念：选取最为适配的保护电路类型，并要与路灯使用基础情况相对应，在保证安全性的同时，也要控制驱动电源设计时的总预算数上升不大;科学统筹规划整体设计电路，详细为保护、控制、驱动、电源切换电路四大方面[3]。并要保证电路运行时，相互产生的谐波不影响相互电流正常运行;最后，也是决定设计质量最关键的一点，即要在有限的预算规划下，择取性价比最高的电子元件。

1.3 电源运行谐波小

驱动电源若想稳定运行，最常见，影响程度最大的因素即为开关调控受到谐波干扰。若对线路板其他环节运行产生影响，则会对开关系统的稳定调控稳定性造成影响。故在当今的常用设计中，多采用隔离抑制谐波的方式。在开关稳压变压器附近另设置一工频变压器，防止各部分电路运行时谐波的相互干扰，从而保证系统得以正常运行。

笔者建议为减少驱动电源运行谐波，可选取裸板内置式LED驱动灯管系统。注意选择时关注的要点为：器件排版是否合理、电源外观质感情况、线路板铜箔的线条是否规划规整等。零件中的电压模块组成宽度是否大于1mm。绝缘性能是否过关，线路板是否被覆三防漆，线路板内部电容插件构成是否规整，无使用质量问题。元器件是否在线路板上均匀分布，且能够保证长时间使用。

1.4 过压电流保护

对驱动电源设计稳定性的要求，特别是在工业环境中，设计人员需考虑更多因素，才可提出高质量的设计方案。其中过压保护性能是系统能否稳定运行的重要考核项目。因为过压保护系统若想长时间稳定运行，必须要增设更多辅助部件，但这些附加部件一方面占用电路板空间，另一方面所产生的谐波干扰甚至会导致系统设计质量大不如前。在最坏的条件下，甚至会传递有违运行指令的信号。额外支出的成本方面同样也是设计人员需考虑的关键问题之一。故当前在设计过压电流保护方式时，多参考传统设计方案之精髓，以便找寻保护等级与系统精度两者间的最优解。在路灯设计中，最简单也最常见的设计方法是在线路外部增设瞬态电压抑制器（TVS）二极管保护，且作用显著，其对瞬时电压峰值的响应速度既是快又灵敏，为最大化调控安装效果，可将其置于地线、电源线与信号线之间。

1.5 隔离保护

本文中重点研究大功率路灯，在电压一定的情况下，电流需要尽可能大。在调控电流的同时，决不能出现瞬时电压过高的情况。LED路灯運行时，对电压要求较大，需要长时间保持较稳定的电压水平，故在设计负载电路时，隔离保护仍是不可或缺的设计模块。

2结束语

当今设计大功率LED照明系统时，一方面要考虑质量，寿命，性能因素，另一方面要考虑国家对于路灯照明节能的要求。我国在大功率白光LED灯发展领域已取得了不小的成就，相信随着其技术发展不断进步，驱动电源的设计水准也将随之得到提升。广泛应用于市政照明中，也将很快成为现实。

参考文献

[1] 童正军，高嵬.大功率LED驱动电源研究[J].船电技术，2020，40（5）：43-46.

[2] 尤明星.关于大功率LED在城市照明提升改造中的应用浅谈[J].建材与装饰，2020，6（12）：96-97.

[3] 徐勇.大功率LED灯具散热及可靠性研究[J].工程技术研究，2020，5（4）：269-270.

作者简介

张立娟（1982-） ，女，黑龙江省大庆人;学历：硕士研究生，现就职单位：吉林电子信息职业技术学院，研究方向：自动化。