เป็นส่วนประกอบสำคัญของโคมไฟถนน LEDคุณภาพของไดรเวอร์ LED ส่งผลโดยตรงต่อความน่าเชื่อถือและความเสถียรของหลอดไฟโดยรวม หากตัวขับไฟถนน LED เสียหาย จะทำให้ประสิทธิภาพของหลอดไฟต่ำและแม้กระทั่งการทำงานที่ไม่เสถียร
ดังนั้นสิ่งที่อาจทำให้ตัวขับไฟถนน LED เสียหายได้? เรามีบทวิเคราะห์คร่าวๆ ดังนี้
1. อายุของชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์
รวมถึงตัวต้านทาน ตัวเก็บประจุ ไดโอด ทรานซิสเตอร์ ไฟ LED คอนเนคเตอร์ ไอซี และอุปกรณ์อื่นๆ เช่น วงจรเปิด ไฟฟ้าลัดวงจร ความเหนื่อยหน่าย การรั่วไหล การทำงานล้มเหลว พารามิเตอร์ทางไฟฟ้าที่ไม่เหมาะสม ความล้มเหลวที่ไม่เสถียร และปัญหาความล้มเหลวอื่นๆ
2. ปัญหาคุณภาพของ PCB
รวมถึง PCB, PCBA, เปียกไม่ดี, แตก, แยกส่วน, CAF, วงจรเปิด, ไฟฟ้าลัดวงจรและปัญหาความล้มเหลวอื่น ๆ
3. การกระจายความร้อนที่ไม่ดีของแหล่งจ่ายไฟ LED
วงจรขับเคลื่อนประกอบด้วยส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ และส่วนประกอบบางส่วนมีความไวต่ออุณหภูมิมาก เช่น ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า สูตรที่ใช้กันทั่วไปในการประมาณอายุของตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าคือ "อุณหภูมิที่ต่ำกว่าทุกๆ 10 องศา อายุการใช้งานจะเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า" การกระจายความร้อนที่ไม่ดีอาจทำให้อายุการใช้งานสั้นลงอย่างมากและเกิดความล้มเหลวก่อนวัยอันควร นำไปสู่ความล้มเหลวของแรงดันไฟฟ้า LED และความล้มเหลวของหลอดไฟ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับ-ในแหล่งจ่ายไฟ (แหล่งจ่ายไฟที่อยู่ในหลอดไฟทั้งหมด) แหล่งจ่ายไฟที่มีความร้อนจำนวนมากจะเพิ่มการนำความร้อนและความดันการกระจายความร้อนของหลอดไฟทั้งหมด อุณหภูมิของ LED จะเพิ่มขึ้น ประสิทธิภาพแสงและอายุการใช้งานจะลดลงอย่างมาก ดังนั้นเมื่อออกแบบแหล่งจ่ายไฟ LED ควรคำนึงถึงปัญหาการกระจายความร้อนของตัวเอง ดังนั้น ปัญหาข้างต้นสามารถแก้ไขได้โดยทำการประเมินตั้งแต่เริ่มต้นการออกแบบหลอดไฟและการออกแบบแหล่งจ่ายไฟไปพร้อมกัน ในการออกแบบ จำเป็นต้องพิจารณาการกระจายความร้อนของ LED และแหล่งจ่ายไฟอย่างละเอียด และควบคุมความร้อนของหลอดไฟโดยรวม เพื่อให้สามารถออกแบบหลอดไฟที่ดีขึ้นได้
4. ปัญหาในการออกแบบแหล่งจ่ายไฟ
(1) การออกแบบพลังงาน แม้ว่า LED จะมีประสิทธิภาพการส่องสว่างสูง แต่ก็ยังมีการสูญเสียความร้อน 80 เปอร์เซ็นต์ -85 เปอร์เซ็นต์ ส่งผลให้อุณหภูมิภายในหลอดไฟเพิ่มขึ้น 20-30K ถ้าอุณหภูมิห้องอยู่ที่ 25 องศา ด้านในของหลอดไฟจะอยู่ที่ 45-55 องศา แหล่งจ่ายไฟอยู่ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงเป็นเวลานาน เพื่อให้แน่ใจว่าอายุการใช้งานต้องเพิ่มขอบพลังงาน โดยทั่วไป ระยะขอบ 1.5 ถึง 2 เท่าจะยังคงอยู่
(2) การเลือกส่วนประกอบ เมื่ออุณหภูมิภายในของหลอดไฟอยู่ที่ 45-55 องศา อุณหภูมิภายในของแหล่งจ่ายไฟจะเพิ่มขึ้นประมาณ 20 องศา และอุณหภูมิของอุปกรณ์เสริมส่วนประกอบควรสูงถึง 65-75 องศา ส่วนประกอบบางอย่างจะลอยอยู่ในอุณหภูมิสูงและทำให้อายุการใช้งานสั้นลง ดังนั้นควรเลือกส่วนประกอบเพื่อการใช้งานในระยะยาวที่อุณหภูมิสูงขึ้น และควรให้ความสนใจเป็นพิเศษกับตัวเก็บประจุและสายไฟด้วยไฟฟ้า
(3) การออกแบบสมรรถนะทางไฟฟ้า แหล่งจ่ายไฟสลับได้รับการออกแบบมาสำหรับพารามิเตอร์ LED ซึ่งส่วนใหญ่เป็นพารามิเตอร์กระแสคงที่ ขนาดของกระแสไฟกำหนดความสว่างของ LED หากข้อผิดพลาดปัจจุบันของแบตช์มีขนาดใหญ่ ความสว่างของไฟทั้งชุดจะไม่สม่ำเสมอ นอกจากนี้ การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิยังทำให้กระแสไฟขาออกของแหล่งจ่ายไฟเปลี่ยนไปได้ โดยทั่วไป ข้อผิดพลาดของชุดงานจะถูกควบคุมภายใน ±5 เปอร์เซ็นต์ เพื่อให้แน่ใจว่าความสว่างของหลอดไฟมีความสม่ำเสมอ และแรงดันตกที่ไปข้างหน้าของ LED มีอคติ ช่วงแรงดันไฟคงที่ในปัจจุบันของการออกแบบแหล่งจ่ายไฟควรรวมถึงช่วงแรงดันไฟฟ้าของ LED เมื่อใช้ LED หลายดวงเป็นอนุกรม แรงดันไฟตกต่ำสุดคูณด้วยจำนวนการเชื่อมต่อแบบอนุกรมคือแรงดันไฟที่ขีดจำกัดล่าง และแรงดันตกสูงสุดคูณด้วยจำนวนการเชื่อมต่อแบบอนุกรมคือแรงดันไฟขีดจำกัดบน ช่วงแรงดันกระแสคงที่ของแหล่งจ่ายไฟกว้างกว่าช่วงนี้เล็กน้อย โดยทั่วไป ขีดจำกัดบนและล่างจะถูกตั้งค่าไว้ที่เฮดรูม 1~ 2V
(4) การออกแบบเค้าโครง PCB ขนาดของหลอดไฟ LED ที่สงวนไว้สำหรับแหล่งจ่ายไฟมีขนาดเล็ก (เว้นแต่แหล่งจ่ายไฟภายนอก) ดังนั้นข้อกำหนดในการออกแบบ PCB จึงสูงขึ้น และมีปัจจัยที่ต้องพิจารณามากขึ้น ระยะปลอดภัยต้องเพียงพอ และแหล่งจ่ายไฟที่ต้องการการแยกอินพุตและเอาต์พุต วงจรปฐมภูมิและวงจรทุติยภูมิต้องมีแรงดันไฟฟ้าที่ทนต่อ 1500 ~ 2500 VAC และต้องเว้นระยะห่างอย่างน้อย 3 มม. บน PCB หากเป็นโคมไฟที่มีเปลือกโลหะ เลย์เอาต์ของแหล่งจ่ายไฟทั้งหมดควรพิจารณาระยะห่างที่ปลอดภัยระหว่าง-ส่วนแรงดันสูงกับเปลือกด้วย หากไม่มีที่ว่างเพื่อให้แน่ใจว่ามีระยะห่างที่ปลอดภัย ต้องใช้มาตรการอื่นๆ เพื่อให้แน่ใจว่าเป็นฉนวน เช่น การเจาะรูบน PCB การเติมกระดาษฉนวน และกาวฉนวนหุ้ม นอกจากนี้ เลย์เอาต์ของบอร์ดควรพิจารณาสมดุลความร้อนด้วย และองค์ประกอบความร้อนควรกระจายอย่างสม่ำเสมอและไม่สามารถวางในลักษณะเข้มข้นเพื่อหลีกเลี่ยงการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิในท้องถิ่น เก็บประจุไฟฟ้าให้ห่างจากแหล่งความร้อนเพื่อชะลอความชราและยืดอายุการใช้งาน
5. ความเสียหายจากฟ้าผ่า
ฟ้าผ่าเป็นปรากฏการณ์ทางธรรมชาติทั่วไป โดยเฉพาะในฤดูฝน ความเสียหายและความสูญเสียที่เกิดขึ้นนั้นคำนวณเป็นมูลค่าหลายร้อยพันล้านดอลลาร์ทุกปีทั่วโลก สายฟ้าฟาดแบ่งออกเป็นฟ้าผ่าโดยตรงและฟ้าผ่าทางอ้อม ฟ้าผ่าทางอ้อมส่วนใหญ่ประกอบด้วยฟ้าผ่านำไฟฟ้าและฟ้าผ่าเหนี่ยวนำ เนื่องจากผลกระทบของพลังงานที่เกิดจากฟ้าผ่าโดยตรงนั้นมีขนาดใหญ่มากและพลังทำลายล้างของมันนั้นรุนแรงมาก แหล่งจ่ายไฟทั่วไปจึงไม่สามารถต้านทานได้ ดังนั้นการอภิปรายหลักที่นี่คือประเภทฟ้าผ่าทางอ้อม
ผลกระทบของไฟกระชากที่เกิดจากฟ้าผ่าเป็นคลื่นชั่วคราว ซึ่งเป็นของสัญญาณรบกวนชั่วคราว ซึ่งอาจเป็นแรงดันไฟกระชากหรือกระแสไฟกระชาก ตามสายไฟฟ้าหรือเส้นทางอื่น ๆ (สายฟ้านำ) หรือผ่านสนามแม่เหล็กไฟฟ้า (ฟ้าผ่าอุปนัย) และส่งไปยังสายไฟ รูปแบบของคลื่นมีลักษณะการเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วก่อนแล้วจึงลดลงอย่างช้าๆ ปรากฏการณ์นี้จะส่งผลร้ายแรงต่อแหล่งจ่ายไฟ ผลกระทบจากกระแสไฟกระชากที่เกิดขึ้นทันทีนั้นเกินความเค้นทางไฟฟ้าของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทั่วไป และผลโดยตรงคือความเสียหายของส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์
6. แรงดันไฟเกินพิกัดกำลังไฟฟ้า
เมื่อการเดินสายไฟสาขากริดของหม้อแปลงเดียวกันยาวเกินไปและมี-อุปกรณ์ไฟฟ้าขนาดใหญ่ในสาขา เมื่ออุปกรณ์ขนาดใหญ่-เริ่มต้นและหยุด แรงดันไฟฟ้าของกริดจะผันผวนอย่างรวดเร็ว และ กระทั่งทำให้กริดไม่เสถียร เมื่อแรงดันไฟฟ้าชั่วขณะของกริดเกิน 310 VAC ไดรฟ์อาจเสียหายได้ (ถึงแม้จะมีอุปกรณ์ป้องกันฟ้าผ่าก็ใช้ไม่ได้ เนื่องจากอุปกรณ์ป้องกันฟ้าผ่าจะจัดการกับพัลส์สไปค์เป็นเวลาหลายสิบไมโครวินาทีและความผันผวนของกริด อาจถึงสิบมิลลิวินาที หรือแม้แต่หลายร้อยมิลลิวินาที) ดังนั้นควรให้ความสนใจเป็นพิเศษเมื่อมีเครื่องจักรไฟฟ้าขนาดใหญ่บนกริดพลังงานสาขาไฟถนน ทางที่ดีควรตรวจสอบช่วงความผันผวนของโครงข่ายไฟฟ้าหรือใช้หม้อแปลงไฟฟ้าแบบแยกกริดเพื่อจ่ายไฟ
7. ความล้มเหลวของข้อต่อประสาน
บรรจุภัณฑ์พลังงานส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับกระบวนการเชื่อมต่อระหว่างบอร์ด PCB และส่วนประกอบ ซึ่งข้อต่อประสานมีบทบาทสำคัญ หน้าที่หลักของข้อต่อประสานคือการตระหนักถึงการเชื่อมต่อทางกลและทางไฟฟ้าระหว่างส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์กับพื้นผิว (บอร์ด PCB ในแหล่งจ่ายไฟ LED) คุณภาพของข้อต่อประสานส่งผลกระทบอย่างจริงจังต่อความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์ ในอีกด้านหนึ่ง ความล้มเหลวของข้อต่อประสานมาจากความผิดพลาดในการบัดกรีในการผลิตและการประกอบ เช่น การเชื่อมประสาน การบัดกรีเสมือนจริง ช่องว่าง และปรากฏการณ์แมนฮัตตัน ในทางกลับกัน ในระหว่างกระบวนการบริการ เมื่ออุณหภูมิแวดล้อมเปลี่ยนแปลง เนื่องจากความแตกต่างของค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนระหว่างส่วนประกอบและบอร์ด PCB ความเครียดจากความร้อนจะถูกสร้างขึ้นในข้อต่อประสาน การเปลี่ยนแปลงความเครียดเป็นระยะๆ จะทำให้ข้อต่อบัดกรีเสียหายเมื่อยล้าและนำไปสู่ความล้าในที่สุด ทำให้ไม่ถูกต้อง
เนื่องจากแหล่งจ่ายไฟขับเคลื่อนมีผลกระทบอย่างมากต่อไฟถนน LED,วิธีการแก้ปัญหาความเสียหายง่ายของแหล่งจ่ายไฟขับ LED?
เพื่อแก้ปัญหาอัตราความล้มเหลวสูงและการบำรุงรักษายากของแหล่งจ่ายไฟ LED ขับเคลื่อน โดยการวิเคราะห์หลักการให้แสงสว่าง LED และความต้องการพลังงาน รวมกับสถานการณ์การใช้งานจริงในปัจจุบัน เราจึงพยายามใช้-แรงดัน DC ต่ำ โหมดการจ่ายไฟในไฟถนน LED แหล่งจ่ายไฟ DC ไม่เพียงแต่ช่วยลดอัตราความล้มเหลวของพลังงานไดรฟ์ LED แต่ยังช่วยลดความเสี่ยงด้านความปลอดภัยของไฟถนน และอำนวยความสะดวกสำหรับการชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าในอนาคต
ด้วยการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยี-ไดโอดเปล่งแสง (LED) ไฟ LED จึงค่อยๆ ขยายจากในร่มสู่กลางแจ้ง เหตุผลในการส่งเสริม LED อย่างช้าๆ ในด้านไฟถนน เนื่องจากไฟถนนมีกำลังสูงและสภาพแวดล้อมการทำงานที่รุนแรง หลังจากติดตามและทดสอบ-โคมไฟถนน LED กำลังแรงสูงมาระยะหนึ่งแล้ว หลอดไฟ LED บางดวงก็ล้มเหลวทีละดวง จากการวิเคราะห์ความล้มเหลว เราพบว่าความเสียหายของแหล่งจ่ายไฟของไดรฟ์ LED คิดเป็นสัดส่วนสูงถึง 90 เปอร์เซ็นต์ แม้ว่าอายุการใช้งานตามทฤษฎีของโคมไฟถนน LED จะยาวนานถึง 50000 ชั่วโมง (13.7 ปี) อายุการใช้งานของวงจรขับก็ค่อนข้างสั้น ประมาณ 12,000 ชั่วโมง (3 ปี) . กำลังขับกลายเป็นข้อบกพร่องที่จำกัดอายุการใช้งานของไฟถนน LED ในเวลาเดียวกัน เนื่องจากขาดมาตรฐานที่สม่ำเสมอสำหรับอุปกรณ์จ่ายไฟของไดรฟ์ LED ที่ตรงกับอนุภาค LED อินเทอร์เฟซเอาต์พุตกำลังขับที่ผลิตโดยซัพพลายเออร์หลายรายไม่เหมือนกัน และคุณภาพไม่เท่ากัน ซึ่งทำให้การบำรุงรักษา LED ไม่สะดวก ไฟถนนและค่าใช้จ่ายในการเปลี่ยนแหล่งจ่ายไฟของไดรฟ์อยู่ในระดับสูง
ปัญหาด้านแหล่งจ่ายไฟได้กลายเป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อการส่งเสริมและการใช้หลอดไฟ LED โดยการแก้ปัญหาของแหล่งจ่ายไฟ LED เท่านั้นจึงจะสามารถเปิดการใช้หลอดไฟ LED ในการส่องสว่างบนถนนได้
1. ข้อกำหนดของอนุภาค LED สำหรับแหล่งจ่ายไฟ
ในการแก้ปัญหาของแหล่งจ่ายไฟ LED เราจำเป็นต้องเข้าใจหลักการทำงานพื้นฐานของอนุภาค LED และข้อกำหนดของแหล่งจ่ายไฟ
หลอดไฟ LED ที่ใช้ในไฟถนนในปัจจุบันมีโครงสร้างการเปล่งแสงโดยรวม{0}}ซึ่งรวมถึงสองส่วน: แหล่งกำเนิดแสง LED และแหล่งพลังงาน แหล่งกำเนิดแสง LED เป็นการรวมกันของอนุภาค LED กำลังสูง-จำนวนหนึ่ง (ชุดแรกในอนุกรมแล้วขนานกัน) ให้เป็นชิปเปล่งแสงทั้งหมด- อันที่จริง LED ตัวเดียวเป็นไดโอด เมื่อแรงดันไฟฟ้าไปข้างหน้าบางส่วนถูกนำไปใช้กับไดโอดเพื่อกระตุ้นจุดเชื่อมต่อ P-N เพื่อนำกระแสไฟ LED สามารถเปล่งแสงได้ แรงดันไฟที่ระบุของ LED เดี่ยวคือ 3.4V±0.2V (แรงดันใช้งานจริงประมาณ 2.8~3.8V) กระแสไฟทำงานเกี่ยวข้องกับกำลังและความสว่าง และไฟ LED ที่มีกำลังต่างกันจะมีกระแสไฟต่างกัน โดยทั่วไป ยิ่งกำลังสูง กระแสยิ่งสูง แสงก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น -อนุภาค LED กำลังสูง 1W ที่ใช้ในไฟถนนมีกระแสไฟเล็กน้อย 350mA
จากการวิเคราะห์โครงสร้างของหลอดไฟ LED จริง เราจะเห็นได้อย่างชัดเจนว่าอนุภาค LED จำนวนหนึ่งเชื่อมต่อกันเป็นอนุกรมเพื่อรับสตริง LED ที่มีแรงดันใช้งาน 40.8V±2.4V จากนั้นจึงต่อสาย LED เหล่านี้แบบขนาน เพื่อให้ได้หลอดไฟ LED หนึ่งดวงที่มีกระแสไฟทำงาน 3.5A การคำนวณการสูญเสีย ความต้องการพลังงานของหลอดไฟคือ 48V/3.5A
2. กำลังขับ LED
สายจ่ายไฟของโคมไฟถนนที่มีอยู่เป็นกระแสสลับ 220 โวลต์ และต้องทำการลดแรงดันไฟฟ้า การแก้ไข และการรักษาเสถียรภาพของกระแสไฟสามขั้นตอนเพื่อให้-แหล่งจ่ายไฟ DC แรงดันต่ำสำหรับหลอดไฟ LED มีเสถียรภาพ ขั้นแรก ไฟฟ้ากระแสสลับ 220V จะถูกลดระดับลงเป็นไฟ AC แรงดันต่ำ-แรงดันต่ำ 48V จากนั้นไฟฟ้ากระแสสลับแรงดันต่ำ-จะถูกแปลงเป็นไฟฟ้ากระแสตรงแรงดันต่ำ-โดยการแก้ไขสะพาน และ จากนั้นจึงแปลงเป็นแหล่งกระแสคงที่ด้วยตัวควบคุมการสลับประสิทธิภาพสูง-เพื่อให้กระแสไฟคงที่สำหรับอนุภาค LED ปัจจุบัน.
เพื่อลดอัตราความล้มเหลวของชิป ผู้ผลิตส่วนใหญ่เลือกสตริงที่น้อยลงและขนานกันมากขึ้น ความต้องการแรงดันไฟฟ้าของหลอด LED ที่มีอยู่ส่วนใหญ่เป็น 48V หลอดไฟ LED แต่ละดวงอาจมีแรงดันไฟและข้อกำหนดกระแสไฟที่แตกต่างกันเล็กน้อย ในการใช้งานจริงควรยึดตามภาพรวม เลือกกำลังขับที่เหมาะสมสำหรับแรงดันไฟและกระแสไฟ
