基本信息
- 項(xiàng)目名稱:
- 高品質(zhì)高可靠大功率LED驅(qū)動(dòng)電源系統(tǒng)
- 小類:
- 能源化工
- 大類:
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡(jiǎn)介:
- 本作品針對(duì)現(xiàn)有大功率LED驅(qū)動(dòng)電源中存在效率低、壽命短、可靠性不高的問題,提出了一種高品質(zhì)高可靠的大功率LED驅(qū)動(dòng)電源系統(tǒng)。通過改進(jìn)硬件設(shè)計(jì)及提出新的控制方法提高電源壽命;通過引入LLC電源拓?fù)?、同步整流電路,并改進(jìn)了開機(jī)浪涌抑制技術(shù)和LLC拓?fù)渲械淖儔浩髟O(shè)計(jì),減少電源傳輸損耗以提高效率;提出的新型均流式LED陣列,大大提高了電源系統(tǒng)的可靠性。本產(chǎn)品節(jié)能環(huán)保,具有廣闊的應(yīng)用前景。
- 詳細(xì)介紹:
- LED燈以其高效節(jié)能的優(yōu)勢(shì)正逐步取代現(xiàn)有照明工具,但現(xiàn)有大功率LED驅(qū)動(dòng)電源存在效率低、壽命短、可靠性不高的問題,限制了LED優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮,阻礙了LED燈的推廣應(yīng)用。 本作品針對(duì)現(xiàn)有大功率LED驅(qū)動(dòng)電源中存在的問題,提出了一種高品質(zhì)高可靠的大功率LED驅(qū)動(dòng)電源系統(tǒng)。通過改進(jìn)硬件設(shè)計(jì)及提出新的控制方法,去除了限制驅(qū)動(dòng)電源壽命的電解電容和光耦器件,使LED驅(qū)動(dòng)電源的壽命從現(xiàn)有的1萬(wàn)小時(shí)增加到10萬(wàn)小時(shí)左右;通過引入LLC電源拓?fù)?、同步整流電路,并改進(jìn)了開機(jī)浪涌抑制技術(shù)和LLC拓?fù)渲械淖儔浩髟O(shè)計(jì),使驅(qū)動(dòng)電源系統(tǒng)的效率達(dá)到了92.7%,比國(guó)標(biāo)“GB/T 24825-2009”中一類標(biāo)準(zhǔn)的88%高出了4.7個(gè)百分點(diǎn);優(yōu)化了LED燈的連接結(jié)構(gòu),使系統(tǒng)的可靠性提高了6倍以上。上述成果已獲得2項(xiàng)實(shí)用新型專利,2項(xiàng)發(fā)明專利正處于公示階段。 本作品具有長(zhǎng)壽命、高效率、高可靠性的特點(diǎn)。一萬(wàn)臺(tái)150W的本產(chǎn)品一年內(nèi)較同功率的傳統(tǒng)LED驅(qū)動(dòng)電源,可節(jié)約電費(fèi)24.7萬(wàn)元,減排二氧化碳269.7噸;另外可靠性的提高,可以減少維修成本與資源的浪費(fèi)。本產(chǎn)品節(jié)能環(huán)保,具有廣闊的應(yīng)用前景。
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 傳統(tǒng)大功率LED驅(qū)動(dòng)電源存在壽命短、效率低、可靠性差的缺陷,限制了LED燈節(jié)能高效等優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮,嚴(yán)重制約了LED照明產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。為此,本作品從壽命、效率、可靠性方面入手,開發(fā)出一款長(zhǎng)壽命、高效率、高可靠性的LED驅(qū)動(dòng)電源系統(tǒng)。 首先從改進(jìn)傳統(tǒng)大功率LED驅(qū)動(dòng)電源的效率著手,通過在關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)上的改進(jìn)和創(chuàng)新,提高電源效率;然后集中從控制系統(tǒng)的角度去電解電容,從檢測(cè)方法入手提出電流互感器替代光耦,提高壽命;最后從負(fù)載角度研究LED燈結(jié)構(gòu)的可靠性。 創(chuàng)新點(diǎn): 1)采用改進(jìn)的浪涌抑制技術(shù)、分立變壓器技術(shù)、同步整流技術(shù),以提高LED驅(qū)動(dòng)電源的效率。 2)采用數(shù)字控制PFC技術(shù),解決了去除電解電容后功率因數(shù)下降的問題,并采用電流互感器替代光耦,以提高LED驅(qū)動(dòng)電源的壽命。 3)設(shè)計(jì)了新型的LED燈均流陣列,提高了LED照明系統(tǒng)的可靠性。 關(guān)鍵技術(shù): MOSFET與熱敏電阻并聯(lián)浪涌抑制技術(shù);LLC諧振網(wǎng)絡(luò)的分立式變壓器設(shè)計(jì)技術(shù);同步整流技術(shù);一種適合集成的新型PFC控制技術(shù);去光耦技術(shù);新型LED均流陣列。 電壓范圍: 90~305 Vac 頻率范圍: 47~63 Hz輸入電流: 1.5A Max (220 Vac) 效率: ≥92% 輸出電壓: 24 V 輸出電流: 0-6.25A 額定功率: 150W
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 1)效率高:樣機(jī)效率達(dá)92.7%,超過國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)“GB/T24825-2009”規(guī)定一級(jí)隔離式LED驅(qū)動(dòng)電源的效率——88%。 2)壽命長(zhǎng):本產(chǎn)品的LED驅(qū)動(dòng)電源壽命能達(dá)到10萬(wàn)小時(shí)左右,而目前含電解電容的的驅(qū)動(dòng)電源壽命平均只有1萬(wàn)小時(shí),大大延長(zhǎng)了LED驅(qū)動(dòng)電源的壽命。 3)可靠性高:任意一個(gè)LED斷路的情況下,均不會(huì)影響其他LED的正常工作,而且僅當(dāng)超過6個(gè)(含6個(gè))并聯(lián)的LED同時(shí)發(fā)生斷路,才會(huì)使其他LED全部熄滅,其可靠性是傳統(tǒng)串聯(lián)LED燈的6倍。 4)經(jīng)濟(jì)效益好:長(zhǎng)壽命節(jié)約了成本,高效率減少了耗電量,節(jié)約了電費(fèi),高可靠性減少了維修費(fèi)用等5)綠色環(huán)保:高功率因數(shù)控制技術(shù)大大減少了大功率LED驅(qū)動(dòng)電源對(duì)電網(wǎng)的諧波污染,降低了驅(qū)動(dòng)電源中各器件的限流要求,減少了材料的耗費(fèi)。此外,效率的提高,減少了耗電量,降低了煤耗,減少了對(duì)環(huán)境的污染。 6)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán):本課題已有2項(xiàng)實(shí)用新型專利被授權(quán),2項(xiàng)發(fā)明專利在公示中。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 無(wú)
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無(wú)
作品可展示的形式
- 實(shí)物、圖紙、圖片
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 輸入接90~305V的交流電,輸出端與LED燈負(fù)載相連即可。滿載輸出功率為150W。 1)開機(jī)浪涌電流抑制方案降低了電路損耗; 2)新型半橋LLC諧振電路,在獲得相同功率輸出的情況下,降低了主開關(guān)管的關(guān)斷損耗和電源輸入電路部分的損耗; 3)輸出端同步整流電路將整流導(dǎo)通期間的損失降到最低; 4)新型PFC控制技術(shù)減小了輸出紋波,提高了電源壽命; 5)無(wú)光耦的反饋設(shè)計(jì)提高了整機(jī)壽命; 6)均流式LED陣列負(fù)載提高了LED燈 可以在家用照明、街燈及停車燈、工作照明燈、景觀照明、廣告牌文字電路、液晶顯示屏、建筑物照明等通用大功率照明市場(chǎng)的LED驅(qū)動(dòng)電源系統(tǒng)中得到推廣和應(yīng)用。 假設(shè)一臺(tái)本產(chǎn)品價(jià)格為300元,而一臺(tái)普通LED驅(qū)動(dòng)電源的價(jià)格為200元,在10萬(wàn)小時(shí)內(nèi),可以節(jié)約成本200*10-300=1700元;假設(shè)本產(chǎn)品每天工作10小時(shí),相比一年可節(jié)省254度電,約合203元電費(fèi)??梢?,使用本作品的驅(qū)動(dòng)電源可以節(jié)省1700元的成本費(fèi)和每年203元的電費(fèi)。
同類課題研究水平概述
- 系統(tǒng)效率方面,在大功率LED驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用中,常采用隔離型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)電源輸入電壓與輸出之間的電氣隔離。常用的隔離型拓?fù)溆蟹醇ず桶霕螂娐返取? 壽命方面,驅(qū)動(dòng)電源中壽命最短的元件是電解電容和光耦。目前做出無(wú)電解電容LED驅(qū)動(dòng)電源方案的公司主要有深圳創(chuàng)意電子、西安明泰半導(dǎo)體、村田制作所等。其中,日本村田制作所采用自主研發(fā)的多層陶瓷電容(MLCC)替代電解電容;西安明泰半導(dǎo)體公司采用他們自己開發(fā)的120W無(wú)電解電容LED驅(qū)動(dòng)器通過自主研發(fā)的MOSFET和肖特基二極管實(shí)現(xiàn),工作壽命可達(dá)8萬(wàn)小時(shí);創(chuàng)意電子基于日本Takion公司TK5401芯片,靠高電壓功率MOS管及控制電路,代替電解電容,壽命可達(dá)4萬(wàn)小時(shí)以上,但是其適用范圍只有3W~20W;匯洪電子提供的方案使用壽命超過4萬(wàn)小時(shí),4W輸出功率時(shí)效率只有85%±5%,功率因數(shù)為90%。可見,現(xiàn)有研究都是依靠自主研發(fā)的新型電容替代,或者研發(fā)高耐壓水平的其他元件來實(shí)現(xiàn)去電解電容,這樣做成本比較高,而且研制出來的產(chǎn)品功率級(jí)別都比較低,或者以降低效率和功率因數(shù)為代價(jià)。 光耦以光為媒介傳輸電信號(hào),對(duì)輸入、輸出電信號(hào)有良好的隔離作用,廣泛用于隔離型LED電源的反饋控制回路中。然而,隨著使用時(shí)間的增加,發(fā)光管會(huì)逐步老化,壽命較短。因此,目前國(guó)內(nèi)外提出了很多無(wú)光耦反饋的方法。主要包括,原邊檢測(cè)法、變壓器隔離反饋法等。 輔助繞組隔離檢測(cè)法目前只是在小功率反激式拓?fù)淝褼CM模式下得到一定的應(yīng)用,并不適合大功率LED驅(qū)動(dòng)電源的應(yīng)用;變壓器隔離反饋法,雖然能夠應(yīng)用于大功率LED驅(qū)動(dòng)電源,然而其所需的電路過于復(fù)雜,并且體積龐大、性能較差。 在可靠性方面,由于單顆LED的功率比較小,為到路燈照明要求,需使用多顆LED,這就涉及到多顆LED的排列方式問題。LED的排列方式有很多種,常見的排列方式有串聯(lián)、并聯(lián)和串并聯(lián)連接。 由于單顆LED的電壓較低,一般在3.0~4.2V之間,因此單純的串聯(lián)和并聯(lián)連接在功率較大的場(chǎng)合幾乎沒有,多采用串并聯(lián)或交叉連接結(jié)構(gòu)。 對(duì)于串并聯(lián)結(jié)構(gòu),當(dāng)某一串中有一個(gè)LED發(fā)生斷路時(shí),與其串聯(lián)的LED均熄滅,該LED燈可靠性不高;對(duì)于交叉式連接結(jié)構(gòu),其可靠性要比串并聯(lián)結(jié)構(gòu)明顯更高,當(dāng)隨便哪個(gè)LED斷路時(shí),其他LED依然能亮,對(duì)燈的影響較小,但當(dāng)與之并聯(lián)的LED也發(fā)生短路時(shí),整燈都熄滅,可靠性依然不高。