LED恒流驱动电源简介

由于LED是特性敏感的半导体器件,又具有负温度特性,因而在应用过程中需要对其进行稳定工作状态和保护,从而产生了驱动的概念。LED器件对驱动电源的要求近乎于苛刻,LED不像普通的白炽灯泡,可以直接连接220V的交流市电。LED是2~3伏的低电压驱动,必须要设计复杂的变换电路,不同用途的LED灯,要配备不同的电源适配器。国际市场上国外客户对LED驱动电源的效率转换、有效功率、恒流精度、电源寿命、电磁兼容的要求都非常高,设计一款好的电源必须要综合考虑这些因数,因为电源在整个灯具中的作用就好比像人的心脏一样重要。

驱动电源把电源供应转换为特定的电压电流以驱动LED发光的电压转换器,通常情况下:LED驱动电源的输入包括高压工频交流(即市电)、低压直流、高压直流、低压高频交流(如电子变压器的输出)等。而LED驱动电源的输出则大多数为可随LED正向压降值变化而改变电压的恒定电流源。LED电源核心元件包括开关控制器、电感器、开关元器件(MOSfet)、反馈电阻、输入滤波器件、输出滤波器件等等。根据不同场合要求、还要有输入过压保护电路、输入欠压保护电路,LED开路保护、过流保护等电路。 

第一部分 LED的恒流驱动

用LED作为显示器或其他照明设备或背光源时,需要对其进行恒流驱动,主要原因是:

1.避免驱动电流超出最大额定值,影响其可靠性。

2.获得预期的亮度要求,并保证各个LED亮度、色度的一致性。

3.能有效的避免雷击,电网的浪涌,过电流,过电压的保护,使LED寿命提高。

但存在问题的问题是要处理好散热问题,散热问题没有处理好就会影响LED寿命

第二部分  LED驱动设计的注意事项

目前LED均采用直流驱动,因此在市电与LED之间需要加一个电源适配器即LED驱动电源。它的功能是把交流市电转换成合适LED的直流电。根据电网的用电规则和LED的驱动特性要求,在选择和设计LED驱动电源时要考虑到以下几点:

1.高可靠性

特别像LED路灯的驱动电源,装在高空,维修不方便,维修的花费也大。

2.高效率

LED是节能产品,驱动电源的效率要高。对于电源安装在灯具内的结构,尤为重要。因为LED的发光效率随着LED温度的升高而下降,所以LED的散热非常重要。电源的效率高,它的耗损功率小,在灯具内发热量就小,也就降低了灯具的温升。对延缓LED的光衰有利。

3.高功率因素

功率因素是电网对负载的要求。一般70瓦以下的用电器,没有强制性指标。虽然功率不大的单个用电器功率因素低一点对电网的影响不大,但晚上大家点灯,同类负载太集中,会对电网产生较严重的污染。对于30瓦~40瓦的LED驱动电源,据说不久的将来,也许会对功率因素方面有一定的指标要求。

4.驱动方式,现在通行的有两种:

其一是一个恒压源供多个恒流源,每个恒流源单独给每路LED供电。这种方式,组合灵活,一路LED故障,不影响其他LED的工作,但成本会略高一点。

另一种是直接恒流供电,LED串联或并联运行。它的优点是成本低一点,但灵活性差,还要解决某个LED故障,不影响其他LED运行的问题。这两种形式,在一段时间内并存。多路恒流输出供电方式,在成本和性能方面会较好。也许是以后的主流方向。

5.浪涌保护 

LED抗浪涌的能力是比较差的,特别是抗反向电压能力。加强这方面的保

护也很重要。有些LED灯装在户外,如LED路灯。由于电网负载的启甩和雷击的感应,从电网系统会侵入各种浪涌,有些浪涌会导致LED的损坏。因此LED驱动电源要有抑制浪涌的侵入,保护LED不被损坏的能力。 

6.保护功能

电源除了常规的保护功能外,最好在恒流输出中增加LED温度负反馈,防止LED温度过高。

7.防护方面
灯具外安装型,电源结构要防水、防潮,外壳要耐晒。

8.驱动电源寿命要与LED寿命相匹配

9.要符合安规和电磁兼容要求 

第三部分 LED电源按驱动方式进行分类

    • 恒流式
      恒流驱动电路输出的电流是恒定的,而输出的直流电压却随着负载阻值的大小不同在一定范围内变化,负载阻值小,输出电压就低,负载阻值越大,输出电压也就越高;
      恒流电路不怕负载短路,但严禁负载完全开路;
      恒流驱动电路驱动LED是较为理想的,但相对而言价格较高;
      应注意所使用最大承受电流及电压值,它限制了LED的使用数量。
    • 稳压式
      当稳压电路中的各项参数确定以后,输出的电压是固定的,而输出的电流却随着负载的增减而变化;
      稳压电路不怕负载开路,但严禁负载完全短路; 
      以稳压驱动电路驱动LED,每串需要加上合适的电阻方可使每串LED显示亮度平均;
      亮度会受整流而来的电压变化影响。 
    • 整体恒流和逐路恒流工作方式优缺点
      与整体恒流相较,逐路恒流虽然缺点比较多,成本也比较高。但是它能真正的起到保护LED和延长LED的寿命,所以逐路恒流才是未来的趋势。 

第四部分 LED电源的不足 

一、LED驱动电源目前存在不足的原因:

生产LED照明及相关产品的公司的技术人员对开关电源的了解不够,做出的电源是可以正常工作,但一些关键性的评估及电磁兼容的考虑不够,还是有一定得隐患;

大部分LED电源生产企业都是从普通的开关电源转型过来做LED电源,对LED的特点及使用认识还不够;

目前关于LED的标准几乎没有,大部分都是参考开关电源和电子整流器的标准;

现在大部分LED电源没有统一,所以量大部分都比较小。采购量小,价格就偏高,而且元器件供应商也不太配合;

LED电源的稳定性:宽电压输入,高温和低温工作,过温、过压保护等问题都没有一一解决;

二、LED电源需要解决的问题

首先是驱动电路整体寿命,尤其是关键器件如:电容在高温下的寿命直接影响到电源的寿命;其次是LED驱动器应挑战更高的转换效率,尤其是在驱动大功率LED时更是如此,因为所有未作为光输出的功率都作为热量耗散,电源转换效率的过低,影响了LED节能效果的发挥;再次目前在功率较小(1-5W)的应用场合,恒流驱动电源成本所占的比重已经接近1/3,已经接近了光源的成本,一定程度上影响了市场推广。

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