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詳解LED驅動(dòng)電源中的隔離與非隔離
文章來(lái)源: 更新時(shí)間:2012/11/11 19:52:00
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  目前在一般的led照明市場(chǎng)上,存在非隔離設計和隔離型驅動(dòng)電源之分。

  非隔離設計僅限于雙絕緣產(chǎn)品,例如燈泡的替代產(chǎn)品,其中LED和整個(gè)產(chǎn)品都集成并密封在非導電塑料中,因此,最終用戶(hù)并沒(méi)有任何觸電的危險。二級產(chǎn)品都是隔離型的,價(jià)格相對比較昂貴,但在用戶(hù)可以接觸到LED和輸出接線(xiàn)的地方(通常在LED照明和路燈照明應用的情況下),這種產(chǎn)品必不可少。

  帶隔離變壓器或者電氣隔離的LED驅動(dòng)電源意味著(zhù)LED可以直接用手接觸而不會(huì )觸電。而無(wú)隔離變壓器的LED驅動(dòng)電源雖仍可以借助防護外殼實(shí)現部分機械絕緣,但此時(shí)的LED在工作時(shí)并不能直接接觸。

  絕緣型燈泡在今后將成為主流

  物理設計決定著(zhù)驅動(dòng)器是隔離式還是非隔離式。安全規則通常要求使用兩個(gè)獨立的隔離層。設計師可以選擇兩種物理隔離層,即塑料散光罩和玻璃護罩,并使用非隔離式電源。如果物理隔離成本太高、存在機械困難或者吸收太多光,就必須在電源中解決電氣隔離問(wèn)題。隔離式電源通常要比同等功率水平的非隔離式電源大一些。照明燈設計師必須在他們所設計的每款產(chǎn)品中進(jìn)行大量的成本及設計優(yōu)化工作。

  由于適用于不同的應用,是采用隔離的絕緣變壓器還是采用隔離的防護燈罩外殼,設計者在不同的角度考慮永遠會(huì )有不同的見(jiàn)解。通常,他們會(huì )從多方面去分析,例如成本與制造工藝、效率和體積、絕緣可靠性和安全規范的要求,等等。

  帶變壓器的驅動(dòng)成本較高,但也相應讓LED燈具變得更加實(shí)用,能夠滿(mǎn)足終端用戶(hù)偶然接觸LED的需要。當白熾燈玻璃外殼很容易被損壞時(shí),一個(gè)E27型號的普通燈泡可被替換成為L(cháng)ED燈。此外,在工業(yè)區或者是辦公設備應用中的燈具并不需要接觸到終端用戶(hù),如路燈和商場(chǎng)照明,這時(shí)的LED燈也確實(shí)需要隔離變壓器。

  作為一個(gè)讓最終用戶(hù)能安全使用的產(chǎn)品,一定會(huì )考慮絕緣與隔離的可靠性。作為完整的產(chǎn)品,產(chǎn)品表面使用者能接觸到的部分一定要經(jīng)過(guò)隔離,不能讓人觸電。而從產(chǎn)品整個(gè)系統而言,隔離是不可避免的,區別只是設置隔離的位置不同。有些設計者采用隔離的變壓器設計,因此他們可以簡(jiǎn)化散熱和燈罩的設計。如果用非隔離的驅動(dòng)設計,在燈殼等結構上就必須考慮可靠的絕緣要求。因此作為電源驅動(dòng),隔離與非隔離的方案一直都同時(shí)存在。

  中國LED驅動(dòng)電源制造商們可能面對的主要挑戰是找到低成本的AC/DC驅動(dòng)器,從而滿(mǎn)足在低成本電源系統中實(shí)現更嚴格的功率因子和效率表現。

  未來(lái),在空間受限且存在散熱困難的系統(比如LED燈具)中使用高質(zhì)量、高可靠性的電源,將不再免費。然而,在最終用戶(hù)使用過(guò)許多某款壽命在10,000小時(shí)左右的燈泡之前,要想證明其質(zhì)量高是相當困難的事情。

  基于變壓器的隔離型LED驅動(dòng)電源將是主流

  隔離和非隔離LED驅動(dòng)電源方案各有優(yōu)缺點(diǎn)。我們認為,ClassII將是主流,因為它簡(jiǎn)化了LED散熱問(wèn)題。ClassI或II系統依賴(lài)接地系統,在大多數情況下,跟安裝地點(diǎn)很有關(guān)系。ClassII較常見(jiàn),它要求雙級或加強型隔離,也即需要變壓器磁性繞組、絕緣帶和物理隔絕。ClassI系統要求一個(gè)接地外殼和(或)機械障礙,而這時(shí)ClassII系統不需要的。

  目前有好幾個(gè)趨勢正在推動(dòng)LED照明市場(chǎng)的發(fā)展。首先是高亮度LED效率的不斷改善和非常高效率的高可靠性恒流LED驅動(dòng)電源的不斷涌現,其次是全球立法禁止白熾燈照明(由于其低效率)和CFL節能燈的逐步淡出(如果打破的話(huà),它會(huì )流出對環(huán)境有害的水銀)。這些因素綜合起來(lái)正使得LED照明成為一個(gè)長(cháng)期的發(fā)展趨勢。當然,低系統成本(包括LED、熱管理系統和LED驅動(dòng)器)永遠是消費者廣泛采用LED通用照明的推動(dòng)力。

  事實(shí)上,在很多LED照明產(chǎn)品中,失效是一個(gè)常見(jiàn)現象,大多數是因為電源的失效,而不是LED的失效。

  在設計層面上,這意味著(zhù)OEM必須變成系統熱設計的專(zhuān)家。LED提供高效率,但它們也比白熾燈或節能燈產(chǎn)生更多的傳導熱量。由于許多LED照明應用封閉在一個(gè)很小的空間里,很難用通風(fēng)的辦法來(lái)散熱。如果沒(méi)有仔細的熱設計,LED和電源驅動(dòng)電路很容易因為高溫而退化或永久失效。

 
 
 
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