小体积LED调光电源用电感研制

1、小体积LED调光电源用电感研制1. 引言LED作为一第四代照明光源， 是一种固态的半导体器件， 它可以直接把电转化为光，LED发光具有显著的节能和寿命优势。随着社会的发展，日常生活中的照明能耗问题日益突 出，因此，具有显著节能优势的LED灯具越来越受人们的青睐。可调光作为LED灯具的一个必要及关键性能要求，是广 大消费者普遍看重的，而 LED调光灯具中，LED调光电源， 对调光LED产品优势发挥起了根本决定作用。传统的功率型电子变压器、电感器虽然在电子管、分立 式晶体管时代起过重要作用，而在今天模块化电子设备中， 因体积过大而无法应用，如何研制出小型平面电子变压器、 电感器是目前设计人员关注的

2、热点。LED调光电源中，电感作用必不可少，电感磁芯是电源 的主要发热元件，因此 LED调光电源，尤其是小体积 LED调 光电源的散热性能，决定了调光电源性能及寿命，因此本文 就小体积LED调光电源的良好散热问题进行深入研究。2. 新型小体积LED调光电源研制（一）常规LED调光电源散热分析LED调光电源必定少不了电感的作用，PWM调光也好， 可控硅调光也好， 都采用电感和 /或变压器， 这两者都属于发 热较为厉害的元件。因为 LED调光电源趋于小型化，通常在 小于或等于18X 15x 50mm的体积内，输出功率高达 11W, 因此，调光电源的散热问题主要来源于电感磁芯在电流作用 下的发热。常规

3、用的技术方案都是通常使用EE14的磁芯制作输出电感，而进一步成本减控和综合效率提升的需要，要求电源 驱动技术人员必须往使用更小尺寸的EE10磁芯，这就驱使人们深入研究LED电源的主要发热源电感和/或变压器的散 热路径、热阻等本质影响因素，因此下面我们就深入探究这 些影响因素。传统电感因安装支架与底板接触面积不足整体面积的 1%，且又未采取任何措施， 故都没有将底板纳入帮助散热的 范围。而平面变压器与底板良好接触面积可达25%左右，这就大大改善了散热条件。在使用EE10的小?w积磁芯来制作输出电感。在高功率 输出情况下，输出电感损耗也不小，导致磁芯发热严重，温 升很高。现有的常规电感的结构及安装

4、示意图见图 1。从图 1 可知，电感由电感磁芯和绝缘电感线包构成，普通常规方 式，电感安装在 PCB板上时，通过引线针脚进行架空处理， 即电感磁芯安装在引线针脚支架上端，针脚穿过PCB板与另一侧的PCB板的导电线路进行电连接，热电隔离。这样从图 中可知，电感线包和 PCB 板有一定的间隙，这样一来，电感 产生的热量只能通过空气来导热散热，这样的散热方式，散 热效果不理想，这也是现有的 LED调光电源使用中，电源尤 其是电感温升高， 也容易引起热老化， 严重的可以烧坏电源， 导致电源寿命短，使用性价比不高。（二）印刷散热铜层的新型小体积LED调光电源设计上面的常规电感结构及散热分析可知，电感温升

5、高是因 为电感产生的大量热量只能通过空气散热，这样的散热途径 及热阻都不利于热量快速散发出去。因此，我们进行了如图 2 所示的新型电感散热结构及安装方式。为了解决电感散热 问题，结构设计时，我们在电感外层增加了一定厚度的导热 铜皮。另外，在PCB设计中，专门在PCB上层增加印刷一块 大面积散热用低温固化覆铜。元件安装时，电感上的铜皮和 线路板上大面积覆铜刚好连接在一起。这样，就使电感的散 热面积大大增加，从而很好的降低了电感的温升。由图 2 可知，我们的新型电感，由电感磁芯、绝缘电感 线包和散热专用铜皮构成。PCB上层印刷有专用散热覆铜层， 电感安装时，散热专用铜片紧紧贴PCB上的印刷散热铜层

6、，这样导热良好接触，散热通道畅通，热阻小，能快速有效地 将电感的热量散出去。我们的印刷用低温固化铜浆通过丝网印刷在PCB板上，60 C -80 C印刷厚度只需几百微米，接着只需通过干燥温度为热风筒或快速干燥炉进行不到 1 分钟的热处理，铜浆就能固化为导热铜层，与其紧密良好热接触的散热铜片，LED调光电源使用过程中电感产生的热量就能快速通过散热铜片一 印刷散热铜层快速通道快速有效地散热出去，电感温升能得 到较好控制。（三）电感温升性能对比测试把研制得到的印刷散热铜层的小体积LED调光电源用电感，与制成小体积LED调光电源，与其他相同的条件制得的 常规电感的小体积 LED调光电源，安装相同的 LED灯具，进 行电感温升的对比测试，结果是，使用新型散热结构的印刷 散热铜层的小体积 LED调光电源电感的调光电源的电感温升， 相比较常规散热结构 LED调光电源的电感温升，温升降低20C 以上，温升降低最高数值是 32.6 C,最低温升降低为22.4 C。 从测试结果可清楚知道，我们研制的新型的印刷散热铜片电 感的散热结构，这样的散热结构电感可以让磁芯始终工作于 最佳状态，效率自然得到提高。3. 小结文章通过研制得到新型的印刷散热铜层的小体积LED调光电源用电感，该新型散热结构电感，能将