LED路灯的未来取决于可靠性问题能否解决

        全球大部分政府目前都在进行道路照明的升级，首个步骤就是将LED路灯安装在新开发的区域，接下来，LED路灯将替代现有的旧式路灯照明。根据预计，在未来五年，现今的大部分路灯都将会被LED照明所替代。

       不过，LED路灯目前面临的一个大问题是可靠性低，因为它主要用于户外照明，面临多种极端环境条件，如长年经受日晒雨淋、雷鸣电闪、温度变化可能较大等。LED路灯要得到市场的认可和大规模使用，必须首先解决可靠性问题。

       TI半导体事业部业务拓展经理刘学超

       TI半导体事业部高性能模拟产品业务拓展经理刘学超博士表示：“LED路灯市场前景广阔，但必须解决可靠性的问题。”

        LED路灯是一个由光学、热学和电子学组成的复杂系统，虽然LED本身的寿命较长，但如果LED驱动电路设计不当，如选用了低质量的有源或无源器件，使整体驱动电路寿命无法与LED匹配，就会影响LED路灯质量及寿命。

        再者，LED的温度管理及散热也非常重要，一旦工作温度高于100℃，LED本身的可靠性就会受到影响。当然，LED早期失效、组装局部缺陷及瞬态现象等因素，也导致LED偶尔可能会失效，如果没有采取恰当的分流保护措施，单个LED的失效会导致整串LED不亮，影响整体路灯照明效果。

        刘学超强调指出：“LED路灯是一个复杂系统设计，牵涉到光、电、热、机械等领域。就驱动电源来讲主要是效率和可靠性的问题。首先，驱动电源工作环境温度很高(一般在70度上下)，这样一来，就希望驱动电源的效率(包括恒压加上恒流)的效率达到一定高度(比如>90%)，降低驱动电源的温度，提高可靠性。其次，传统的驱动拓扑结构较为复杂，包括PFC、PWM隔离和恒流DC/DC三 级电路(如下图)，元器件多，可靠性低，特别是电解电容和光耦等敏感器件。”

        传统LED路灯驱动的电路拓扑结构

         因此，在LED路灯设计的过程中，必须很好地顾及LED温度管理或散热问题，使LED的工作温度保持低于其结温(最大结温为150℃)，一般建议LED工作温度需低于100℃，避免LED的可靠性受到影响。此外，LED驱动电路设计人员必须审慎选择电路中的有源或无源器件，确保与LED寿命匹配。例如，设计人员应当尽可能地避免使用电解电容，因为这种电容在长期使用条件下可能会产生泄漏而导致工作寿命缩短。

        再者，在整体LED照明市场中，LED路灯是所有LED照明应用中 功率最高的，因此需要多个功率级和复杂的拓朴，以满足功率因子校正(PFC)、总体谐波失真(THD)、85 PLUS的效率等标准和法规，以及多串LED电流恒定的要求。

        刘学超也认为：“要解决LED路灯的电路可靠性问题，必须从驱动拓扑结构进行改进，提高效率，减少元器件数量，另外也可进一步减少成本。”

        LED路灯驱动方案推荐

        针对上述问题，相关半导体业者极力发展复杂性较低的功率级和高集成度解决方案产品，一方面能够满足高效率和低BOM成本要求，另一方面还能满足全球能效标准和法规要求。韩国飞兆半导体副总裁赵东辉指出，针对LED路灯的需求，飞兆半导体近期发布了一个四通道电流控制IC产品(FAN7346)，它带有简单的LED串正向电压回馈功能，可以替代复杂的次级DC-DC模块，且该产品兼容反激式或半桥转换器以及派生拓朴，可提供仿真和PWM调光功能。