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一种更加简便高效的方法让您的LED运行更加明亮,寿命更
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白皮书
一种更加简便高效的方法
让您的 LED运行更加明亮,寿命更持久!
作者:Chester Firek
Vicor 资深产品营销经理
直视 LED 视频墙技术亮度优于液晶显示屏技术,因而该技术现已成为大屏幕日益普及的
选择。然而,大型视频显示屏面临着一个电源设计挑战:如何更好地开发可减少能耗,
最大限度降低发热量并可轻松缩放的高效率解决方案?热量问题可以说是 LED 的大问
题。热量愈多,温度就越高,就可快速降低 LED 亮度,并缩短其使用寿命。
造成 LED 面板发热的一个因素是:在视频墙中进行功率转换和配电时出现的热损耗;这
种损耗来自功率转换以及线缆及印刷电路板的电阻性铜损。那该怎样解决呢?对不同电
源架构选项进行优势评估,将有助于在设计高功率 LED 应用时,确定最好的方案。
LED 电源要求并不是平均的
除了比 LED 背景光液晶显示屏更亮以外,直视 LED 显示屏的电源效率也要高很多,因
为直视 LED 显示屏可用更少的能量产生更多的光输出(即有效功率)。虽然如此,它们
仍然会以热量形式浪费大量的电源。这可能会让人感到诧异,因为 LED 一般手感很凉。
这是因为它们通常不会以红外线辐射形式产生热量,一摸就能感觉到。事实上,高达 85%
的能耗都是以热量形式产生的,因此,大型 LED 阵列需要的功率远远超过了光转换功率。
图 1:维加斯弗蒙街 LED 体验显示屏的
分辨率为 7,552 x 552 像素,像素间隔
为 2 吋,全亮时功耗为 2.2 MW。采用
1,250 万个 LED,尺寸为 1,500 x 90
(图片来源:印第安纳波利斯艺术博物馆)
第二页
大型 LED 面板的 LED 功耗会很高。例如,弗蒙街体验显示屏(图 1)全亮时功耗为 2.2
MW,白天甚至需要更多的能量来抵消阳光的强光。即便小型显示屏也有大量的 LED,功
耗也很高:例如一家领先制造商的显示模块有一个 80 x 80 的阵列,总共有 6,400 个
LED,需要 300W(5V、60A)的电源。
因此,要最大化效率,主要看 LED 电源的设计。
当前 LED阵列日益常见
大型 LED 阵列包括多个面板,可以提供任意大小或形状的无缝影像,无论从哪个角度看,都能获得优异的观赏效果。就尺寸而言,从简单的滚动消息
显示屏到与图 1 所示的弗蒙街体验显示屏(有 1,250 万个 LED)类似的显示屏举不胜举。图 2 是两种 LED 技术具有独特优点的显示屏实例:安装
在出租车上的 LED 广告显示屏和环绕在建筑物侧边上的高弯曲曲面显示屏
(A) (B)
图 2:LED 显示屏可以变幻,以适应实时车辆位置信息 (A) 或三维形状 (B)
(图片来源:Vicor 与 )
电源系统设计优先级
电源系统必须采用最有效的方式,将输入的 AC 电压转换成隔离低电压、高电流 DC。每
一级功率转换都会增加成本,浪费能量,因此,最大限度地减少级数是一个设计优先级。
大型视频墙由许多连接在一起的模块组成,因此,高效率设计还必须进行适当调整,最
大限度地降低功率转换级的重复。
两个重要的设计优先级
1. 最小化配电损耗 — 通过电阻线路将电力从电源传输给 LED 阵列,会以热量形式产
生功率损耗,称之为配电损耗。电流 (I) 的配电损耗与该电流的平方成正比,即:P = I2R,
其中 R 是电线、母线或印刷电路板迹线的电阻。降低配电损耗,需要降低电流或电线电
阻。
降低电流并为负载输出相同的总功率,则需要增大电压 (P = UI)。例如,电压从 24V 增
加到 48V,会将电流减少 50%,进而会使配电损耗减少 75%。
尝试通过降低电线电阻来得到相同的结果,需要将导线截面积变为四倍,这样会增加重
量和成本,不太实际。
第三页
2. 减少 LED 的发热效应 — 如前文所述,热量是 LED 的死敌,效率低下的电源设计只
会使事情变得更糟。温度过高会缩短 LED 的使用寿命,并会造成褪色。更糟糕的是,光
输出会随接温的升高而下降;为 LED 应用提供高效率电源系统,必须注意每个单个组件,
避免局部热点,这些局部热点不仅会使 LED 更快损坏,而且还会使
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