為解決LED驅動(dòng)電源故障率高、維護難等問(wèn)題，通過(guò)對LED發(fā)光原理及電源需求分析，結合目前實(shí)際應用情況，我們嘗試在LED道路照明中采用低壓直流供電模式。通過(guò)直流供電不僅降低LED驅動(dòng)電源故障率，還可降低道路照明的安全風(fēng)險，并為未來(lái)電動(dòng)汽車(chē)充電提供便利。
隨著(zhù)發(fā)光二極管（LED）技術(shù)的不斷發(fā)展，LED照明從室內逐步向室外拓展。LED在道路照明領(lǐng)域推廣緩慢其原因是道路照明功率大、運行環(huán)境惡劣等。大功率LED路燈經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的跟蹤檢測，部分LED燈具陸續出現故障。通過(guò)對故障的分析，我們發(fā)現LED驅動(dòng)電源損壞所占比例高達90%。雖然LED路燈理論使用壽命長(cháng)達5萬(wàn)小時(shí)（13.7年），但其驅動(dòng)電路的壽命較短，約為1.2萬(wàn)小時(shí)（3年）。驅動(dòng)電源成為制約LED路燈使用壽命的短板。同時(shí)由于LED驅動(dòng)電源需與LED顆粒相匹配，缺乏統一標準，各供應商生產(chǎn)的驅動(dòng)電源輸出接口不統一，質(zhì)量良莠不齊，給LED路燈維修帶來(lái)不便，且更換驅動(dòng)電源的費用較高。
LED驅動(dòng)電源被納入國家3C強制認證范疇。電源問(wèn)題已成為影響到LED燈具的推廣應用的重要因素。只有解決LED電源問(wèn)題，才能打開(kāi)LED燈具在道路照明中的應用。
一、LED顆粒對電源的要求
為解決LED電源問(wèn)題，我們需要了解LED顆粒的基本工作原理及其對電源的供電需求。
目前道路照明中使用的LED燈具為整體發(fā)光結構，包含LED光源及電源兩部分。LED光源是由一定數量的大功率LED顆�；炻�(lián)（先串后并）成一個(gè)整體發(fā)光芯片。單個(gè)LED其實(shí)就是一個(gè)二極管，當在二極管兩端施加一定的正向電壓激發(fā)P-N結傳導電流，LED就能發(fā)出光。單顆LED的標稱(chēng)電壓為3.4V±0.2V（實(shí)際工作電壓約2.8～3.8V）。工作電流與功率和亮度相關(guān)，不同功率的LED，電流不同。通常來(lái)講，功率越大電流越高則發(fā)出的光越多。道路照明中使用的大功率1W LED顆粒的標稱(chēng)電流為350mA。
通過(guò)對實(shí)際應用的LED燈具的結構分析，我們可以清楚看到LED燈具是由一定數量的LED顆粒串聯(lián)后得到一個(gè)工作電壓為40.8V±2.4V的LED串，再將這些LED串進(jìn)行并聯(lián)得到一個(gè)工作電流為3.5A的LED燈具。計算損耗，該燈具對電源的需求為48V/3.5A。
二、LED驅動(dòng)電源
現有的路燈供電線(xiàn)路為220V交流電，必須進(jìn)行降壓、整流、穩流三個(gè)步驟方可為L(cháng)ED燈具提供穩定的低壓直流電源。先將220V交流電降壓成48V低壓的交流電，然后將低壓的交流電經(jīng)橋式整流變換成低壓的直流電，較后再通過(guò)高效率的開(kāi)關(guān)穩壓器變換成恒流源，為L(cháng)ED顆粒提供恒定的電流。
為降低芯片故障率，多數廠(chǎng)家選擇少串多并的組合方式，現有LED燈具電壓需求多為48V，每個(gè)LED燈具對電源的電壓和電流要求可能略有不同，在實(shí)際應用中應根據整燈的電壓和電流選擇合適的驅動(dòng)電源。
三、電源故障分析
由于LED顆粒與電源共同分布在燈具狹小的空間內，為達到防潮防水要求，必須將電源進(jìn)行密封，但也帶來(lái)散熱困難的問(wèn)題。在夏季LED光源的溫度可以達到70多度。LED電源在這種高溫環(huán)境下工作，壽命大幅下降。同時(shí)由于整體密封，損壞的零件無(wú)法現場(chǎng)更換，只能整體替換，不僅維修困難而且費用高。這也是使用單位對LED路燈應用熱情不高的原因之一。
四、直流供電模式
既然分散在各個(gè)路燈燈具內的驅動(dòng)電源散熱問(wèn)題無(wú)法解決，為何不能將分散的驅動(dòng)電源從燈具轉移到地面，集中到地面的變壓器或開(kāi)關(guān)箱內統一處理。集中在地面的直流變壓器不僅轉換效率高，而且溫度可控，同時(shí)也便于維修。LED路燈一旦實(shí)現低壓直流供電模式也會(huì )給路燈用電安全提供保障，更可為未來(lái)電動(dòng)汽車(chē)充電提供條件。
五、技術(shù)途徑
對現有LED路燈可較大限度利用現有設備。在原有的變壓器末端（或開(kāi)關(guān)箱處）增加變壓、整流設備，通過(guò)變壓、整流、濾波輸出48V低壓直流電，通過(guò)原有電纜（例4&TImes;25mm² 1&TImes;16mm²）向LED路燈供電。
對于新、改建LED路燈可以進(jìn)一步優(yōu)化配電控制線(xiàn)路的設計。利用大功率整流器對220V／380V交流電集中整流得到標準的直流電源，為L(cháng)ED路燈直接提供低壓直流電。因此，傳統的LED路燈的驅動(dòng)電源可以去掉，可由路燈配電控制直接提供直流電源，LED路燈的結構設計可以更加簡(jiǎn)化，可靠性也相應增加。
六、直流供電的優(yōu)勢
1、解決目前LED路燈燈具驅動(dòng)電源使用壽命較短問(wèn)題；
2、提高LED燈具整燈光效效率（目前國內及歐美國家均將含有光源和電源，把整燈光效作為L(cháng)ED燈具的節能檢測指標），同時(shí)集中降壓整流，降低系統能耗；
3、降低路燈設施運行中的安全風(fēng)險（在我國50V以下交流電為安全電壓，直流電壓在實(shí)際使用中安全性高于交流電）；
4、LED路燈的驅動(dòng)電源去掉，大大減少了故障點(diǎn)，不僅維修方便而且造價(jià)大幅降低；
5、道路兩側的路燈直流電源可以實(shí)現對電動(dòng)汽車(chē)、電瓶車(chē)充電提供便利。
