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高压直流供电的LED照明系统

2013-12-12 08:52
老猫
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  LED灯具的应用越来越广泛,但是其传统驱动电源的寿命远远低于LED光源的寿命,寿命不长的驱动电源可能会毁掉LED产业,LED灯具的优势也将无法实现。来自杭州中恒派威电源有限公司的朱益波先生在驱动、电源与控制技术分会上介绍了一种由高压直流供电的LED照明系统。

  为了便于将普通照明灯具更换为LED灯具,目前世界各国在每盏LED灯具中都装有独立的开关型驱动电源。LED光源的理论寿命可达10万小时,实际使用寿命也超过7万小时,但是目前给LED提供恒流驱动的开关电源中,光耦、电解电容等的实际寿命远远小于1万小时,而且开关电源结构复杂,因此在LED照明系统中(尤其是在路灯、隧道等环境较恶劣的场合),经常发生因驱动电源出现故障而产生中断照明的现象,这样不但影响了LED照明系统的可靠性,还大大增加了维护成本。

  近年来,在通信、互联网行业中,为了确保电源不中断,供电系统通常采用HVDCN+1冗余技术。将该方案应用于LED照明系统,可以确保LED灯具可靠供电,由于采用多模块并联集中供电方案,在每个隧道、矿井、地铁站等安装一套电源装置,给所有灯具提供稳定的直流电压,在每盏灯具内只需安装恒流电路。解决了传统LED驱动电源中电路复杂,元器件多,效率低,可靠性低等问题。该电源装置采用N+1多电源模块并联,若某个电源模块发生故障,其他N只模块可保证正常供电。更换故障模块,不影响系统工作。由于供给的直流电压非常稳定,每盏灯具内的恒流源均工作在最佳状态,功耗很小,可靠性非常高。

  在某些重要场合,比如地铁站、地下商场、机场、隧道等,该系统只需加装蓄电池组,即可完成不中断照明功能,不再需要安装价格昂贵的应急照明电源(EPS),从而大大降低照明系统的成本。

  在这个直流供电系统中,根据传输距离,为了实现LED最佳工作并降低线路损耗,电源装置的输出直流电压分别为48V、110V、240V和336V,根据用户的实际要求,上述电压还可在很宽范围内调整。

  LED照明集中供电装置由交流配电装置、整流器模块、直流配电装置及监控器等部分组成。数字化整流模块由输入EMC、有源PFC、DCDC软开关高频变换器、输出滤波电路组成。整流模块还具有输入过压、欠压、输出过压、限流和短路保护以及散热器过热保护等功能,确保照明电源装置可靠工作。

  HVDC集中供电的LED照明系统具有以下几方面的优势:第一,高可靠性:HVDC直流母线采用N+X冗余供电,采用热插拔技术,即使有模块出现故障,也可以保证不间断供电,提高了系统供电的可靠性;灯具上只有DC-DC恒流驱动,与传统的驱动电源相比少了一级AC-DC;灯具上恒流驱动可靠性高、寿命长。第二,高效率:传统的驱动电源效率在90%左右,HVDC整流模块效率大于95%;HVDC监控可以实现N+X冗余模块的休眠功能,可以保证在各种负载条件下都保持很高的效率。第三,低成本:高效率高功率因数减少了交流电网的运营费用;热备份、高可靠性减少了设备的日常维护费用;驱动电源更长寿命使灯的使用成本更低。

  总之,HVDC集中供电照明系统最大的优点是LED灯具可以做得很简单,从结构上容易做到互换,保证很好的可维护性,同时具有成本低,高可靠性和长寿命的优点。
 

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