详解HVDC集中供电的LED照明系统

LED灯具的应用越来越广泛，但是其传统驱动电源的寿命远远低于LED光源的寿命，寿命不长的驱动电源可能会毁掉LED产业，LED灯具的优势也将无法实现。来自杭州中恒派威电源有限公司的朱益波先生在驱动、电源与控制技术分会上介绍了一种由高压直流供电的LED照明系统。

为了便于将普通照明灯具更换为LED灯具，目前世界各国在每盏LED灯具中都装有独立的开关型驱动电源。LED光源的理论寿命可达10万小时，实际使用寿命也超过7万小时，但是目前给LED提供恒流驱动的开关电源中，光耦、电解电容等的实际寿命远远小于1万小时，而且开关电源结构复杂，因此在LED照明系统中(尤其是在路灯、隧道等环境较恶劣的场合)，经常发生因驱动电源出现故障而产生中断照明的现象，这样不但影响了LED照明系统的可靠性，还大大增加了维护成本。

近年来，在通信、互联网行业中，为了确保电源不中断，供电系统通常采用HVDCN+1冗余技术。将该方案应用于LED照明系统，可以确保LED灯具可靠供电，由于采用多模块并联集中供电方案，在每个隧道、矿井、地铁站等安装一套电源装置，给所有灯具提供稳定的直流电压，在每盏灯具内只需安装恒流电路。解决了传统LED驱动电源中电路复杂，元器件多，效率低，可靠性低等问题。该电源装置采用N+1多电源模块并联，若某个电源模块发生故障，其他N只模块可保证正常供电。更换故障模块，不影响系统工作。由于供给的直流电压非常稳定，每盏灯具内的恒流源均工作在最佳状态，功耗很小，可靠性非常高。

在某些重要场合，比如地铁站、地下商场、机场、隧道等，该系统只需加装蓄电池组，即可完成不中断照明功能，不再需要安装价格昂贵的应急照明电源(EPS)，从而大大降低照明系统的成本。

在这个直流供电系统中，根据传输距离，为了实现LED最佳工作并降低线路损耗，电源装置的输出直流电压分别为48V、110V、240V和336V，根据用户的实际要求，上述电压还可在很宽范围内调整。

LED照明集中供电装置由交流配电装置、整流器模块、直流配电装置及监控器等部分组成。数字化整流模块由输入EMC、有源PFC、DCDC软开关高频变换器、输出滤波电路组成。整流模块还具有输入过压、欠压、输出过压、限流和短路保护以及散热器过热保护等功能，确保照明电源装置可靠工作。

HVDC集中供电的LED照明系统具有以下几方面的优势：第一，高可靠性：HVDC直流母线采用N+X冗余供电，采用热插拔技术，即使有模块出现故障，也可以保证不间断供电，提高了系统供电的可靠性；灯具上只有DC-DC恒流驱动，与传统的驱动电源相比少了一级AC-DC；灯具上恒流驱动可靠性高、寿命长。第二，高效率：传统的驱动电源效率在90%左右，HVDC整流模块效率大于95%；HVDC监控可以实现N+X冗余模块的休眠功能，可以保证在各种负载条件下都保持很高的效率。第三，低成本：高效率高功率因数减少了交流电网的运营费用；热备份、高可靠性减少了设备的日常维护费用；驱动电源更长寿命使灯的使用成本更低。

总之，HVDC集中供电照明系统最大的优点是LED灯具可以做得很简单，从结构上容易做到互换，保证很好的可维护性，同时具有成本低，高可靠性和长寿命的优点。