加强驱动电源可靠性设计 匹配LED寿命

　　目前主流的LED路灯采用交流电供电，交流电LED路灯存在一个共性问题，就是难以保证驱动电源寿命与LED的寿命相匹配。因为交流电必须经过开关电源的整流滤波才能变成直流电，而开关电源中必须采用电解电容来滤波。一般的电解电容寿命只有8000小时，远远小于LED的理论寿命50000小时。而且环境温度每升高10℃，电解电容的寿命就降低一半，使得整个LED路灯系统的寿命必然会受到电解电容的拖累。因此，制约LED路灯寿命的一个重要因素就是驱动电源的可靠性设计。LED路灯在室外环境下保证电源的可靠工作，一般需要从高效率、高功率 、长寿命、过压过流、隔离、浪涌、过温、防护方面、符合安规和电磁兼容的要求等几方面进行考虑。
　　对于大功率LED路灯，无论其光源部分采用单颗1 W大功率白光LED阵列方式或大功率集成封装光源模组方式，其主流的电源驱动方式是采取恒流驱动。一般通行的电路结构又由一个恒压源提供若干个恒流源，每个恒流源单独驱动一路串联的LED和市电直接转为恒流，LED以串并联组合的方式运行两种。
　　对于采用单颗1 W大功率白光LED阵列的这种方式，恒压源为传统的开关电源架构相对成熟；而相配的恒流源部分为直流降压型，效率能达到95%以上，另外所占的电路空间较小，既可以与恒压源部分组合在一块，也可以与LED集成在一起，具有较大的灵活性。每一路LED电流可独立控制，保证灯具整体发光一致，但是成本会稍高一点。
　　对于大功率集成封装光源模组方式，又分为隔离型和非隔离型两类，前者成本以及效率方面有优势，但由于是非隔离的，供电不稳，尤其是晚上电压较高或雷雨时产生的浪涌，容易造成LED光源连同电源一起损坏。而后者虽然效率较低，电路复杂度较高，但可靠性得到保证。无论是隔离型还是非隔离型的交流-直流恒流源，由于路灯上的LED数目由几十到上百个，所以后端LED要考虑串联和并联相结合，于是不可避免地使得并联各路电流不一致。目前，这两种方式的电源并存。多路恒流输出的方式，在性能以及可靠性方面较好，将会是以后LED路灯电源驱动主流发展方向。
　　挖掘电池潜力 延长太阳能路灯寿命
　　随着太阳能这一新能源的发展，各地的太阳能LED路灯也逐渐兴起，太阳能电池的低压直流、长寿命的特点正好与LED相匹配。但是太阳能LED路灯系统中依然存在寿命瓶颈，就是铅酸蓄电池。一般的铅酸蓄电池的寿命为500个充电循环，大概在2年左右，约5000小时。中山大学半导体照明系统研究中心开发的智能充放电智能控制器，可以使得铅酸蓄电池的寿命达到1500次循环。
　　传统的太阳能路灯充电系统中，通常经过防电流倒灌二极管将太阳能板与蓄电池直接相连，将导致太阳能板的工作点偏移最大功率点(Maxim Power Point，简称MPP)而未有效利用太阳能板的可输出功率，同时容易使蓄电池因供能不足而长期处于欠充满状态，造成寿命缩减。中山大学半导体照明系统研究中心开发的太阳能LED路灯系统利用太阳追踪(Sun Tracking)和最大功率追踪(MPP Tracking，即MPPT)技术，可使太阳电池的输出稳定在MPP附近，从而有效利用了太阳能板可输出的最大功率。
　　智能调光系统灵活调整光输出　降低能耗
　　传统高压钠路灯，只能实现小范围的调光控制，比如关闭一侧或间隔关闭路灯，不可避免地带来照明形态的改变，容易造成安全隐患。LED路灯则可实现0-100%连续调光，可根据环境光照及交通状况灵活调整光输出，在保证照明质量的同时降低不必要的功耗。中山大学半导体照明系统研究中心开发的LED路灯的智能调光系统能方便地控制LED的工作状态，并通过改变驱动电流来控制其亮度。比如在进入下半夜后，通过降低整灯电流或关闭灯具内部分LED发光组件来达到低功率运行，达到节能的效果。
　　中山大学半导体照明系统研究中心还把Zigbee无线通讯控制技术应用在LED路灯系统上。Zigbee无线控制系统的出发点是希望能发展一种容易布建的低成本无线网络，具有协议栈简单紧凑、省电、可靠、时延短、网络容量大等特点（图3）。Zigbee收发模块集成在每一个LED路灯上，并通过接力的方式，把所有的信息汇集在终端上，从而实现在终端对每个LED路灯的运行情况进行有效的监控，发挥系统控制、故障排除和防盗的功能。