朱益波：高壓直流供電的LED照明系統
LED燈具的應用越來越廣泛，但是其傳統驅動電源的壽命遠遠低于LED光源的壽命，壽命不長的驅動電源可能會毀掉LED產業，LED燈具的優勢也將無法實現。來自杭州中恒派威電源有限公司的朱益波先生在驅動、電源與控制技術分會上介紹了一種由高壓直流供電的LED照明系統。
為了便于將普通照明燈具更換為LED燈具，目前世界各國在每盞LED燈具中都裝有獨立的開關型驅動電源。LED光源的理論壽命可達10萬小時，實際使用壽命也超過7萬小時，但是目前給LED提供恒流驅動的開關電源中，光耦、電解電容等的實際壽命遠遠小于1萬小時，而且開關電源結構復雜，因此在LED照明系統中(尤其是在路燈、隧道等環境較惡劣的場合)，經常發生因驅動電源出現故障而產生中斷照明的現象，這樣不但影響了LED照明系統的可靠性，還大大增加了維護成本。
近年來，在通信、互聯網行業中，為了確保電源不中斷，供電系統通常采用HVDCN+1冗余技術。將該方案應用于LED照明系統，可以確保LED燈具可靠供電，由于采用多模塊并聯集中供電方案，在每個隧道、礦井、地鐵站等安裝一套電源裝置，給所有燈具提供穩定的直流電壓，在每盞燈具內只需安裝恒流電路。解決了傳統LED驅動電源中電路復雜，元器件多，效率低，可靠性低等問題。該電源裝置采用N+1多電源模塊并聯，若某個電源模塊發生故障，其他N只模塊可保證正常供電。更換故障模塊，不影響系統工作。由于供給的直流電壓非常穩定，每盞燈具內的恒流源均工作在最佳狀態，功耗很小，可靠性非常高。
在某些重要場合，比如地鐵站、地下商場、機場、隧道等，該系統只需加裝蓄電池組，即可完成不中斷照明功能，不再需要安裝價格昂貴的應急照明電源(EPS)，從而大大降低照明系統的成本。
在這個直流供電系統中，根據傳輸距離，為了實現LED最佳工作并降低線路損耗，電源裝置的輸出直流電壓分別為48V、110V、240V和336V，根據用戶的實際要求，上述電壓還可在很寬范圍內調整。
LED照明集中供電裝置由交流配電裝置、整流器模塊、直流配電裝置及監控器等部分組成。數字化整流模塊由輸入EMC、有源PFC、DCDC軟開關高頻變換器、輸出濾波電路組成。整流模塊還具有輸入過壓、欠壓、輸出過壓、限流和短路保護以及散熱器過熱保護等功能，確保照明電源裝置可靠工作。
HVDC集中供電的LED照明系統具有以下幾方面的優勢：第一，高可靠性：HVDC直流母線采用N+X冗余供電，采用熱插拔技術，即使有模塊出現故障，也可以保證不間斷供電，提高了系統供電的可靠性；燈具上只有DC-DC恒流驅動，與傳統的驅動電源相比少了一級AC-DC；燈具上恒流驅動可靠性高、壽命長。第二，高效率：傳統的驅動電源效率在90%左右，HVDC整流模塊效率大于95%；HVDC監控可以實現N+X冗余模塊的休眠功能，可以保證在各種負載條件下都保持很高的效率。第三，低成本：高效率高功率因數減少了交流電網的運營費用；熱備份、高可靠性減少了設備的日常維護費用；驅動電源更長壽命使燈的使用成本更低。
總之，HVDC集中供電照明系統最大的優點是LED燈具可以做得很簡單，從結構上容易做到互換，保證很好的可維護性，同時具有成本低，高可靠性和長壽命的優點。
為了便于將普通照明燈具更換為LED燈具，目前世界各國在每盞LED燈具中都裝有獨立的開關型驅動電源。LED光源的理論壽命可達10萬小時，實際使用壽命也超過7萬小時，但是目前給LED提供恒流驅動的開關電源中，光耦、電解電容等的實際壽命遠遠小于1萬小時，而且開關電源結構復雜，因此在LED照明系統中(尤其是在路燈、隧道等環境較惡劣的場合)，經常發生因驅動電源出現故障而產生中斷照明的現象，這樣不但影響了LED照明系統的可靠性，還大大增加了維護成本。
近年來，在通信、互聯網行業中，為了確保電源不中斷，供電系統通常采用HVDCN+1冗余技術。將該方案應用于LED照明系統，可以確保LED燈具可靠供電，由于采用多模塊并聯集中供電方案，在每個隧道、礦井、地鐵站等安裝一套電源裝置，給所有燈具提供穩定的直流電壓，在每盞燈具內只需安裝恒流電路。解決了傳統LED驅動電源中電路復雜，元器件多，效率低，可靠性低等問題。該電源裝置采用N+1多電源模塊并聯，若某個電源模塊發生故障，其他N只模塊可保證正常供電。更換故障模塊，不影響系統工作。由于供給的直流電壓非常穩定，每盞燈具內的恒流源均工作在最佳狀態，功耗很小，可靠性非常高。
在某些重要場合，比如地鐵站、地下商場、機場、隧道等，該系統只需加裝蓄電池組，即可完成不中斷照明功能，不再需要安裝價格昂貴的應急照明電源(EPS)，從而大大降低照明系統的成本。
在這個直流供電系統中，根據傳輸距離，為了實現LED最佳工作并降低線路損耗，電源裝置的輸出直流電壓分別為48V、110V、240V和336V，根據用戶的實際要求，上述電壓還可在很寬范圍內調整。
LED照明集中供電裝置由交流配電裝置、整流器模塊、直流配電裝置及監控器等部分組成。數字化整流模塊由輸入EMC、有源PFC、DCDC軟開關高頻變換器、輸出濾波電路組成。整流模塊還具有輸入過壓、欠壓、輸出過壓、限流和短路保護以及散熱器過熱保護等功能，確保照明電源裝置可靠工作。
HVDC集中供電的LED照明系統具有以下幾方面的優勢：第一，高可靠性：HVDC直流母線采用N+X冗余供電，采用熱插拔技術，即使有模塊出現故障，也可以保證不間斷供電，提高了系統供電的可靠性；燈具上只有DC-DC恒流驅動，與傳統的驅動電源相比少了一級AC-DC；燈具上恒流驅動可靠性高、壽命長。第二，高效率：傳統的驅動電源效率在90%左右，HVDC整流模塊效率大于95%；HVDC監控可以實現N+X冗余模塊的休眠功能，可以保證在各種負載條件下都保持很高的效率。第三，低成本：高效率高功率因數減少了交流電網的運營費用；熱備份、高可靠性減少了設備的日常維護費用；驅動電源更長壽命使燈的使用成本更低。
總之，HVDC集中供電照明系統最大的優點是LED燈具可以做得很簡單，從結構上容易做到互換，保證很好的可維護性，同時具有成本低，高可靠性和長壽命的優點。
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