[发明专利]三相LED照明高性能整流电源装置

说明书

技术领域

本发明涉及LED(发光二极管)照明及电子屏幕使用的三相LED照明高性能整流电源装置。

背景技术

LED灯因其发光效率高、寿命长、显色性好、又便于调光调色、实行编码自控等一系列优点，倍受青睐，应用范围越来越广，除作为指示灯和各种电子屏幕外，还被广泛用于各种不同用途的室内外照明装置。然而在实际应用中，尤其是在整流电源的技术上，还存在许多问题，应引起高度关注，如不在推广发展之初期加以控制和解决，必将酿成严重后患。

其一，LED发光管和整流电源装置的寿命不匹配。

LED发光管属于直流小功率低电压产品，单个发光管的使用电压为直流3～5V以下，功率目前在5W以下。就单个发光管而言，其寿命很长，可超过5万小时。然而有不少产品采用的直流输出电压较高，串接的发光管数量较多，由于各个发光管内阻参数的分散性，施予各个发光管上的实际电压不同，电压较高的发光管会容易损坏。当某个发光管损坏断开后，其余串联的发光管也都熄灭。这样就大大降低了整体照明装置的可靠性和寿命。

另外，目前电网均采用交流供电，而LED应接直流电源。所以LED照明装置内必须有整流电源装置。按照目前所采用的传统技术，整流电源装置的直流输出端都装有滤波电解电容。而电解电容内的电解液容易干凅损坏，通常寿命为2-3年，多则5年。形成了LED灯同整流电源装置的寿命不匹配。总体说来，LED照明装置95％的故障出自整流电源装置。

其二、LED灯整流电源装置产生的高次谐波电流含量过高。

LED灯整流电源装置内滤波电容的存在，使得电源侧交流电流成为许多弧形脉冲波，含有大量高次谐波电流。我国国家标准规定LED照明装置交流电源侧总谐波电流含量不得大于基波(50赫兹/秒)电流的33％。根据测试，不同厂家的产品其谐波电流总含量分散性很大，好的产品谐波总含量可达到基波电流的25％左右，绝大多数约为基波电流的40％左右，某些产品甚至超过100％。其中零序的三次谐波电流占主要成分。大量的谐波电流造成对电网的严重污染，会导致接入电网中的电子装置被烧毁、通讯信号受干扰、电源线路中电能损耗大大增加。大致地说，谐波电流总含量每增加10％所造成的电网中电能损耗会高于基波电流增加50％所造成的电能损耗量。尤其是三相电源线路中的零序谐波电流会叠加通过中性线，仅此一项零序谐波电流值就可能会超过相线工作电流，如果再加上三相零序不平衡基波电流，就会造成中性线严重过载。不但大大增加线路的电能损耗和电压降，而且一旦中性线被烧断，则会酿成严重的人身伤亡和电气设备损坏或火灾事故。而目前大多数LED照明装置没有采取抑制谐波的有效措施。如果不加管制，任凭这样的产品在电网中大量应用，其后果不堪设想。

其三、防雷性能差。

LED发光管及其整流电源装置内的整流二极管、稳流芯片等均属电子芯片，对雷电极为敏感。而目前绝大多数LED电源装置没有有效的防雷保护措施。电源装置的电子电路中需要有零电位参考点(逻辑地)同灯具金属外壳和接地线相连接。如果建筑物上装有避雷装置，当其接受雷击(包括直击雷和感应雷)时，强大的雷电流经避雷引下线和接地装置流入地中，可以造成接地装置上同大地之间的电位差达到数万伏甚至超过20万伏以上。这样高的电位通过接地线传到灯具金属外壳(因为灯具金属外壳需要保护接地)和电子电路上，再经过交流电源线路连接到变压器中性点接地装置，形成雷击时地电位反击通道。电子元器件必损坏无疑。室内各种电子装置和室外照明装置也都存在同样问题。这种因雷击时地电位反击而造成电子装置遭损坏或无故障停机的事故在国内外都频频发生，然而却为国家建筑物防雷保护规范和国际电磁兼容标准所忽略。

其四、提高功率因数问题。

国家标准规定LED照明装置的功率因数不得低于0.9。功率因数越低，是指用电设备消耗的无功功率越多，由此而引起的电网中的电能损耗就越大。

影响LED照明装置功率因数高低的主要因素是整流电源装置所产生的谐波电流含量。研究表明，只要LED整流电源装置谐波电流含量能低于国家标准的规定值，功率因数就能达标。所以通常要提高LED照明装置的功率因数，总是同抑制整流电源装置谐波电流的措施相结合的。由于大多数LED照明装置产品缺乏治理谐波的有效措施，只能额外增加补偿无功功率用的电容器，电容器属易损元件，这样不但增加了产品的体积和成本，还降低了可靠性。

其五、整流电源装置的稳流和效率、节能问题。