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如何讓LED 更明亮、使用壽命更長

直觀式LED視訊墻技術亮度優於液晶顯示器技術,因而該技術現已成為大尺寸顯示器日益普及的選擇。然而,大型視訊顯示器面臨著電源設計挑戰:如何更好地開發可減少能耗,最大限度降低發熱量並可輕易調整大小的高效率解決方案?熱量問題可以說是LED的大問題。 熱量愈多,溫度就越高,這可快速降低LED亮度,縮短使用壽命。

造成LED面板發熱的一個因素是:在視訊墻中進行功率轉換和配電時會出現熱損耗;這種損耗來自功率轉換以及佈線與印刷電路板的電阻性銅損。那應該怎樣解決呢?對不同分區選項進行優點評估,將有助於在設計高功率LED應用時,確定最好的選項。

並非平均LED功率要求

直觀式LED顯示器可以用更少的能量產生更多的光輸出(即有用功率),因此除了比LED背景光液晶顯示器更亮以外,功率效率也高很多。雖然如此,它們仍然以熱量形式產生大量的「耗散功率」。LED摸起來一般會很涼,因此這種現象似乎令人感到訝異。這是因為它們通常並不會以紅外線輻射形式產生熱量,一接觸就能感覺到。事實上有85%的能耗都是以熱量形式耗散的,因此,大型LED陣列需要的功率遠遠超過了光轉換功率。

大型LED面板的LED功耗會很高。白天甚至需要更多的能量才能抵消陽光的作用。即使是小型顯示器,同樣也有大量的LED,功耗也很高:例如一家領導製造商產製的顯示模組有一個80x80的陣列,總共有6,400個LED,需要300W(5V、60A)的電源。因此,要實現效率最大化,關鍵看LED電源供應器的設計。

電源系統設計優先順序電源供應系統必須採用最有效率的方式,將傳入的AC電壓轉換成隔離的低電壓、高電流DC電。 每一級功率轉換都會增加成本,浪費能量,因此,級數最小化需要優先設計。大型視訊墻由許多連結在一起的模組組成,因此,有效率的設計還必須調整適當大小,使重複的功率轉換級最小化。而什麼是前兩大優先設計選項呢,1.最小化配電損耗、2.降低LED的發熱效應。

何為前兩大優先設計選項

最小化配電損耗:電力透過電阻線路從電源供應器傳輸給LED陣列,會以熱量方式產生功率損耗,俗稱配電損耗。電流(I)的配電損耗與該電流的平方成正比,即:P=I2R,其中R為電線、母線或印刷電路板跡線的電阻。降低配電損耗,需要降低電流或降低電線的電阻。

降低電流的同時為負載輸出相同的總功率,則需要增大電壓(P=VI)。舉例說明,電壓從24V加倍到48V,會將電流降低50%,進而會使配電損耗下降75%。嘗試藉由降低電線電阻來得到相同的結果時,導線截面積需要變為4倍,這樣會使重量和成本同時增加,這不太實際。

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