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LED驱动电源的寿命分析

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LED驱动电源的寿命分析

发布日期:2019-09-11 作者:SMK 点击:

高分子固态电容器


     恶劣环境下电容工作环境温度会大于95℃。也有人提出是否可用陶瓷或固体电容,但是目前的电容技术这两种电容都无法做成高压大容量。当然,好鞍需配好马,使用长寿命的电容并不一定就能保证电源寿命,要提高电源寿命,就需要从多方面来改善:使用较高寿命的电容,提高电源效率,做好电源的散热设计,优化灯具的散热设计。诸多灯具企业为了考虑灯具设计的紧凑以求降低重量,要求将电源体积做的小巧并安装在密闭的空间里,其电源的散热条件受到限制。因此高的效率,小的体积及更好的散热设计是LED电源面临的挑战。 

  传统灯具中除部分功率转换为光能外,绝大部分功率都转化为红外辐射能量辐射到灯具外部空间,而LED灯具却不同。LED是半导体发光,其除部分功率转化为光能外,绝大部分功率都转换为热能,这些热量只能借助与芯片紧密结合的灯体散热。

  商家为了灯具产品结构的整体优美,往往把LED电源与LED灯体结构紧密设计在一起,LED的发热与电源的发热叠加,这样电源和LED光源都处在恶劣的工作环境中,当工作环境的温度超过一定的温度时,LED电源及LED的寿命大打折扣。电源内部设置温度保护时会出现反复开关灯的现象,不设置温度保护又会引起高温损坏电源器件及加速LED的光衰。

  LED电源属于开关电源,开关电源的质量与可靠性取决于其电路设计,生产工艺,及器件的质量。电解电容是大功率开关电源中必不可少的组成部分。

  而开关电源的正常工作寿命要取决于电源所使用的电解电容的寿命,电解电容的寿命又取决于电容本身的寿命及工作温度。

  电解电容在不同的温度下其工作寿命差异很大。

  就拿国外某著名品牌电解电容为例:

  其通用-40℃ -- +105℃规格电容寿命保证值是(在105℃满负载条件下)4000小时。如果我们设计时  电容纹波电流负载值最大使用到85%,则:按其提供的寿命估算公式

  电容温度65℃时的寿命只能保证约8万小时;

  电容温度75℃时的寿命只能保证约4万小时;

  电容温度85℃时的寿命只能保证约2万小时;

  电容温度95℃时的寿命只能保证约1万小时;

  从以上的推算:电解电容温度每上升10℃,寿命将会减半。

  灯具工作环境温度: 部分地区夏季夜晚户外地表温度高达40℃,甚至更高。

  灯具自体温升:由于LED产生的大量热本身就依靠壳体来散热,合理的设计其LED灯具 壳体温度约20℃-25℃间。

  即:在室温25℃工作条件下,灯具壳体温度约 45℃-50℃左右。

  电源自体温升:电源设计的比较好的功率器件温升在25-30℃左右,设计的比较差的温升大于35℃,户外LED电源要求防水,需采用密封式的外壳,为了防护等级的提高厂家要求灌胶处理,不同的胶体材料价格成本不一样,导热性能也不一样,廉价胶导热性能差,且需高温烘烤,往往会造成元器件不同程度的隐形损伤及紧束拉伤,留下隐患。(散热处理的不好使得壳体内电解电容工作环境如同保温瓶,温度积累无法散出)。

       高分子固态电容

  LED驱动电源的寿命

  恶劣环境下电容工作环境温度会大于95℃。也有人提出是否可用陶瓷或固体电容,但是目前的电容技术这两种电容都无法做成高压大容量。当然,好鞍需配好马,使用长寿命的电容并不一定就能保证电源寿命,要提高电源寿命,就需要从多方面来改善:使用较高寿命的电容,提高电源效率,做好电源的散热设计,优化灯具的散热设计。诸多灯具企业为了考虑灯具设计的紧凑以求降低重量,要求将电源体积做的小巧并安装在密闭的空间里,其电源的散热条件受到限制。因此高的效率,小的体积及更好的散热设计是LED电源面临的挑战。

  传统灯具中除部分功率转换为光能外,绝大部分功率都转化为红外辐射能量辐射到灯具外部空间,而LED灯具却不同。LED是半导体发光,其除部分功率转化为光能外,绝大部分功率都转换为热能,这些热量只能借助与芯片紧密结合的灯体散热。

  商家为了灯具产品结构的整体优美,往往把LED电源与LED灯体结构紧密设计在一起,LED的发热与电源的发热叠加,这样电源和LED光源都处在恶劣的工作环境中,当工作环境的温度超过一定的温度时,LED电源及LED的寿命大打折扣。电源内部设置温度保护时会出现反复开关灯的现象,不设置温度保护又会引起高温损坏电源器件及加速LED的光衰。

  LED电源属于开关电源,开关电源的质量与可靠性取决于其电路设计,生产工艺,及器件的质量。电解电容是大功率开关电源中必不可少的组成部分。

  而开关电源的正常工作寿命要取决于电源所使用的电解电容的寿命,电解电容的寿命又取决于电容本身的寿命及工作温度。

  电解电容在不同的温度下其工作寿命差异很大。

  就拿国外某著名品牌电解电容为例:

  其通用-40℃ -- +105℃规格电容寿命保证值是(在105℃满负载条件下)4000小时。如果我们设计时  电容纹波电流负载值最大使用到85%,则:按其提供的寿命估算公式

  电容温度65℃时的寿命只能保证约8万小时;

  电容温度75℃时的寿命只能保证约4万小时;

  电容温度85℃时的寿命只能保证约2万小时;

  电容温度95℃时的寿命只能保证约1万小时;

  从以上的推算:电解电容温度每上升10℃,寿命将会减半。

  灯具工作环境温度: 部分地区夏季夜晚户外地表温度高达40℃,甚至更高。

  灯具自体温升:由于LED产生的大量热本身就依靠壳体来散热,合理的设计其LED灯具 壳体温度约20℃-25℃间。

  即:在室温25℃工作条件下,灯具壳体温度约 45℃-50℃左右。

  电源自体温升:电源设计的比较好的功率器件温升在25-30℃左右,设计的比较差的温升大于35℃,户外LED电源要求防水,需采用密封式的外壳,为了防护等级的提高厂家要求灌胶处理,不同的胶体材料价格成本不一样,导热性能也不一样,廉价胶导热性能差,且需高温烘烤,往往会造成元器件不同程度的隐形损伤及紧束拉伤,留下隐患。(散热处理的不好使得壳体内电解电容工作环境如同保温瓶,温度积累无法散出)。


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