如何让LED 更明亮、使用寿命更长 智能应用 影音
工研院
ST Microsite

如何让LED 更明亮、使用寿命更长

直观式LED视讯墙技术亮度优于液晶显示器技术,因而该技术现已成为大尺寸显示器日益普及的选择。然而,大型视讯显示器面临着电源设计挑战:如何更好地开发可减少能耗,最大限度降低发热量并可轻易调整大小的高效率解决方案?热量问题可以说是LED的大问题。 热量愈多,温度就越高,这可快速降低LED亮度,缩短使用寿命。

造成LED面板发热的一个因素是:在视讯墙中进行功率转换和配电时会出现热损耗;这种损耗来自功率转换以及布线与印刷电路板的电阻性铜损。那应该怎样解决呢?对不同分区选项进行优点评估,将有助于在设计高功率LED应用时,确定最好的选项。

并非平均LED功率要求

直观式LED显示器可以用更少的能量产生更多的光输出(即有用功率),因此除了比LED背景光液晶显示器更亮以外,功率效率也高很多。虽然如此,它们仍然以热量形式产生大量的「耗散功率」。LED摸起来一般会很凉,因此这种现象似乎令人感到讶异。这是因为它们通常并不会以红外线辐射形式产生热量,一接触就能感觉到。事实上有85%的能耗都是以热量形式耗散的,因此,大型LED阵列需要的功率远远超过了光转换功率。

大型LED面板的LED功耗会很高。白天甚至需要更多的能量才能抵消阳光的作用。即使是小型显示器,同样也有大量的LED,功耗也很高:例如一家领导制造商产制的显示模块有一个80x80的阵列,总共有6,400个LED,需要300W(5V、60A)的电源。因此,要实现效率最大化,关键看LED电源供应器的设计。

电源系统设计优先顺序电源供应系统必须采用最有效率的方式,将传入的AC电压转换成隔离的低电压、高电流DC电。 每一级功率转换都会增加成本,浪费能量,因此,级数最小化需要优先设计。大型视讯墙由许多连结在一起的模块组成,因此,有效率的设计还必须调整适当大小,使重复的功率转换级最小化。而什麽是前两大优先设计选项呢,1.最小化配电损耗、2.降低LED的发热效应。

何为前两大优先设计选项

最小化配电损耗:电力透过电阻线路从电源供应器传输给LED阵列,会以热量方式产生功率损耗,俗称配电损耗。电流(I)的配电损耗与该电流的平方成正比,即:P=I2R,其中R为电线、母线或印刷电路板迹线的电阻。降低配电损耗,需要降低电流或降低电线的电阻。

降低电流的同时为负载输出相同的总功率,则需要增大电压(P=VI)。举例说明,电压从24V加倍到48V,会将电流降低50%,进而会使配电损耗下降75%。尝试藉由降低电线电阻来得到相同的结果时,导线截面积需要变为4倍,这样会使重量和成本同时增加,这不太实际。

想完整了解如何透过LED电源供应器的设计,实现LED效率最大化,欢迎报名参加6月16日Vicor「克服高密度功率系统的设计挑战 Vicor先进电源技术研讨会」,Vicor将会解析如何运用Vicor的模块化电源系统元件,协助设计人员轻松组合可组配、高密度、高效率的LED电源供 应系统。高灵活性是该组件系统与生俱来的,因此只需极少的操作,就能适应几乎任何功率位准、 尺寸或封装。

高灵活、高效率的建置组块与直观式在线设计工具及易于使用的开发套件相结合,设计人员可便捷地优化电源系统设。活动免费参加,名额有限,邀请业界先进报名莅临指教,研讨会报名请点选6月16日Vicor先进电源技术研讨会