提升LED路燈壽命

摘 要：當(dāng)前我國(guó)正大力提倡節(jié)能、低碳與環(huán)保，在此理念下，LED路燈已成為新一代節(jié)能路燈的首選。作為L(zhǎng)ED路燈的核心部件，驅(qū)動(dòng)電源的品質(zhì)和穩(wěn)定性是影響LED路燈使用壽命的關(guān)鍵因素。因驅(qū)動(dòng)電源的壽命相對(duì)LED路燈而言較短，是制約LED路燈使用壽命的短板。因此，文章提出對(duì)驅(qū)動(dòng)電源進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)的方案來提升LED路燈壽命，降低其維修成本，提升維護(hù)便利性，從而極大地提升LED路燈的實(shí)際使用壽命和價(jià)值。

關(guān)鍵詞：LED路燈；驅(qū)動(dòng)電源；模塊化；接插件

LED照明具有節(jié)能環(huán)保、使用壽命長(zhǎng)、應(yīng)用廣泛等特點(diǎn)，是節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)的重要組成領(lǐng)域。隨著技術(shù)的不斷突破、節(jié)能效果的日益顯現(xiàn)和國(guó)家對(duì)節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)的大力推動(dòng)，室內(nèi)LED照明已取代白熾燈、熒光燈走進(jìn)了千家萬戶。

在室外，路燈照明消耗著巨大的電能。作為能源消費(fèi)大國(guó)，在當(dāng)下節(jié)能環(huán)保理念驅(qū)動(dòng)下，有著高效、節(jié)能、使用壽命長(zhǎng)、顯色指數(shù)高的LED就順勢(shì)成為了新一代的節(jié)能光源。但由于LED路燈工作在惡劣的室外環(huán)境，因此對(duì)其驅(qū)動(dòng)電源有著很高的性能和可靠性要求。

1 LED路燈驅(qū)動(dòng)電源壽命現(xiàn)狀分析

作為L(zhǎng)ED照明燈具的電源供應(yīng)器，LED驅(qū)動(dòng)電源能將外界一次電能轉(zhuǎn)換為L(zhǎng)ED所需的二次電能，是LED照明燈具的核心部件，其品質(zhì)對(duì)LED照明燈具的可靠性具有重要影響，其穩(wěn)定性也是LED照明燈具使用壽命的關(guān)鍵因素。

通過對(duì)大功率LED路燈進(jìn)行跟蹤檢測(cè)，部分LED燈具陸續(xù)出現(xiàn)故障。通過對(duì)故障的分析，我們發(fā)現(xiàn)LED驅(qū)動(dòng)電源損壞所占比例高達(dá)90%。雖然LED路燈理論使用壽命長(zhǎng)達(dá)5萬小時(shí)（13.7年），但其驅(qū)動(dòng)電路的壽命較短，約為1.2萬小時(shí)（3年）。驅(qū)動(dòng)電源成為制約LED路燈使用壽命的短板。另外，由于防水防塵等工況要求，LED路燈驅(qū)動(dòng)電源一般都封裝在產(chǎn)品內(nèi)部，給LED路燈維修帶來不便，更換驅(qū)動(dòng)電源的費(fèi)用較高。因此，提高LED路燈驅(qū)動(dòng)電源的使用壽命、降低其維修成本，提升維護(hù)便利性將極大地提升LED路燈的實(shí)際使用壽命和價(jià)值。

2 解決思路

LED驅(qū)動(dòng)電源的輸入電能包括交流電和直流電，而輸出電能一般為可隨LED正向電壓變化而改變電壓的恒定電流，因此在驅(qū)動(dòng)電源中需要的電子元器件一般有電容、電阻、電感等等。目前業(yè)內(nèi)都非常清楚，如果LED驅(qū)動(dòng)電源電路里有電解電容，那么其壽命主要取決于電解電容。電解電容的使用壽命有一個(gè)大家公認(rèn)的近似計(jì)算法則：即溫度每下降10 度其使用壽命增加一倍。比如說標(biāo)稱105攝氏度壽命為2000 小時(shí)的電解電容，在65 攝氏度下使用壽命大約是32000 小時(shí)。而LED路燈工作場(chǎng)所為室外，在當(dāng)今全球變暖的環(huán)境下，我國(guó)大部分地區(qū)夏季的地面溫度已經(jīng)超過70攝氏度，在這樣的條件下，電解電容的平均壽命已不到1.5萬小時(shí)。

目前大功率LED路燈照明中的驅(qū)動(dòng)電源，電解電容均是焊接在電路板上，并且整個(gè)電器部分被封裝在內(nèi)部。在電解電容損壞、而其它電器元件完好的情況下，整個(gè)驅(qū)動(dòng)電源都將被換掉，形成了極大的浪費(fèi)。只要LED燈芯片結(jié)溫散熱達(dá)到要求，LED燈珠壽命就有近5萬小時(shí)，但是幾乎所有LED路燈的驅(qū)動(dòng)電源均提早損壞。目前LED路燈的驅(qū)動(dòng)電源質(zhì)保時(shí)間一般均為三年，若按每天使用12小時(shí)、一年365天計(jì)算，也只使用了不到1.4萬小時(shí)，質(zhì)保5年的也只有近2.2萬小時(shí)。這與LED芯片燈5萬小時(shí)的使用壽命相差甚大。不管現(xiàn)在經(jīng)智能控制，由于時(shí)控節(jié)能減少了功率而壽命得到了相對(duì)延長(zhǎng)，但與LED芯片燈珠相比，其壽命仍然較短。

為節(jié)約資源，提高驅(qū)動(dòng)電源的利用率和整體壽命，可以采用一種模塊化的設(shè)計(jì)方法。將電解電容易損電器元件當(dāng)作與電路板分離的一種附件，不直接安裝在電路板上，利用一個(gè)外殼把相關(guān)易損元器件全部封裝進(jìn)一個(gè)模塊化電器接插件中，按需通過各種接插件組與電路板內(nèi)各個(gè)電解電容位子用電路板或線路連接，當(dāng)電解電容達(dá)到使用壽命時(shí)只需更換該模塊接插件，驅(qū)動(dòng)電源就可以再次使用。在LED芯片燈正常的使用壽命里，正常情況下只需更換二次該模塊接插件即可，這樣可以使得LED路燈整體5萬小時(shí)的使用壽命成為現(xiàn)實(shí)。而且該模塊化接插件可以通過相關(guān)線路與電路板連接，通過防水防塵防曬設(shè)計(jì)，其安裝地點(diǎn)可選余地更大，可以方便地進(jìn)行后續(xù)更換，無需高空作業(yè)，做到和普通家庭更換燈一樣方便。

3 結(jié)束語

LED驅(qū)動(dòng)電源的故障問題不可能完全避免，而模塊化設(shè)計(jì)早已成為當(dāng)今的潮流，如果驅(qū)動(dòng)電源能用模塊化插拔的方式解決維護(hù)問題，一定會(huì)受到用戶的歡迎；在所有廠商都采用模塊化設(shè)計(jì)后，通過使相關(guān)接口標(biāo)準(zhǔn)化，通用化，把LED路燈驅(qū)動(dòng)電源的更換做成和常規(guī)照明的光源的更換一樣簡(jiǎn)便時(shí)，制約LED照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素的LED路燈驅(qū)動(dòng)電源定將會(huì)得到長(zhǎng)足的發(fā)展。

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作者簡(jiǎn)介：吳鋒，浙江大學(xué)機(jī)械工程碩士，工程師，從事低碳相關(guān)產(chǎn)品設(shè)計(jì)及研究。