如何解决LED驱动电源的易损坏问题？

为解决LED驱动电源故障率高、维护难等问题，通过对LED发光原理及电源需求分析，结合目前实际应用情况，我们尝试在LED道路照明中采用低压直流供电模式。通过直流供电不仅降低LED驱动电源故障率，还可降低道路照明的安全风险，并为未来电动汽车充电提供便利。

随着发光二极管（LED）技术的不断发展，LED照明从室内逐步向室外拓展。LED在道路照明领域推广缓慢其原因是道路照明功率大、运行环境恶劣等。大功率LED路灯经过一段时间的跟踪检测，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。同时由于LED驱动电源需与LED颗粒相匹配，缺乏统一标准，各供应商生产的驱动电源输出接口不统一，质量良莠不齐，给LED路灯维修带来不便，且更换驱动电源的费用较高。

LED驱动电源被纳入国家3C强制认证范畴。电源问题已成为影响到LED灯具的推广应用的重要因素。只有解决LED电源问题，才能打开LED灯具在道路照明中的应用。

一、LED颗粒对电源的要求

为解决LED电源问题，我们需要了解LED颗粒的基本工作原理及其对电源的供电需求。

目前道路照明中使用的LED灯具为整体发光结构，包含LED光源及电源两部分。LED光源是由一定数量的大功率LED颗粒混联（先串后并）成一个整体发光芯片。单个LED其实就是一个二极管，当在二极管两端施加一定的正向电压激发P-N结传导电流，LED就能发出光。单颗LED的标称电压为3.4V±0.2V（实际工作电压约2.8～3.8V）。工作电流与功率和亮度相关，不同功率的LED，电流不同。通常来讲，功率越大电流越高则发出的光越多。道路照明中使用的大功率1W LED颗粒的标称电流为350mA。

通过对实际应用的LED灯具的结构分析，我们可以清楚看到LED灯具是由一定数量的LED颗粒串联后得到一个工作电压为40.8V±2.4V的LED串，再将这些LED串进行并联得到一个工作电流为3.5A的LED灯具。计算损耗，该灯具对电源的需求为48V/3.5A。

二、LED驱动电源

现有的路灯供电线路为220V交流电，必须进行降压、整流、稳流三个步骤方可为LED灯具提供稳定的低压直流电源。先将220V交流电降压成48V低压的交流电，然后将低压的交流电经桥式整流变换成低压的直流电，较后再通过高效率的开关稳压器变换成恒流源，为LED颗粒提供恒定的电流。

为降低芯片故障率，多数厂家选择少串多并的组合方式，现有LED灯具电压需求多为48V，每个LED灯具对电源的电压和电流要求可能略有不同，在实际应用中应根据整灯的电压和电流选择合适的驱动电源。

三、电源故障分析

由于LED颗粒与电源共同分布在灯具狭小的空间内，为达到防潮防水要求，必须将电源进行密封，但也带来散热困难的问题。在夏季LED光源的温度可以达到70多度。LED电源在这种高温环境下工作，寿命大幅下降。同时由于整体密封，损坏的零件无法现场更换，只能整体替换，不仅维修困难而且费用高。这也是使用单位对LED路灯应用热情不高的原因之一。

四、直流供电模式

既然分散在各个路灯灯具内的驱动电源散热问题无法解决，为何不能将分散的驱动电源从灯具转移到地面，集中到地面的变压器或开关箱内统一处理。集中在地面的直流变压器不仅转换效率高，而且温度可控，同时也便于维修。LED路灯一旦实现低压直流供电模式也会给路灯用电安全提供保障，更可为未来电动汽车充电提供条件。

五、技术途径

对现有LED路灯可较大限度利用现有设备。在原有的变压器末端（或开关箱处）增加变压、整流设备，通过变压、整流、滤波输出48V低压直流电，通过原有电缆（例4&TImes;25mm² 1&TImes;16mm²）向LED路灯供电。

对于新、改建LED路灯可以进一步优化配电控制线路的设计。利用大功率整流器对220V／380V交流电集中整流得到标准的直流电源，为LED路灯直接提供低压直流电。因此，传统的LED路灯的驱动电源可以去掉，可由路灯配电控制直接提供直流电源，LED路灯的结构设计可以更加简化，可靠性也相应增加。

六、直流供电的优势

1、解决目前LED路灯灯具驱动电源使用寿命较短问题；

2、提高LED灯具整灯光效效率（目前国内及欧美国家均将含有光源和电源，把整灯光效作为LED灯具的节能检测指标），同时集中降压整流，降低系统能耗；

3、降低路灯设施运行中的安全风险（在我国50V以下交流电为安全电压，直流电压在实际使用中安全性高于交流电）；

4、LED路灯的驱动电源去掉，大大减少了故障点，不仅维修方便而且造价大幅降低；

5、道路两侧的路灯直流电源可以实现对电动汽车、电瓶车充电提供便利。