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LED驅(qū)動電源設(shè)計考量
LED由于環(huán)保、壽命長、光電效率高等眾多優(yōu)點(diǎn),近年來在各行業(yè)應(yīng)用得以快速發(fā)展,LED的驅(qū)動電源成了關(guān)注熱點(diǎn),理論上,LED的使用壽命在10萬小時以上,但在實際應(yīng)用過程中,由于驅(qū)動電源的設(shè)計及驅(qū)動方式選擇不當(dāng),使LED極易損壞.隨著LED的應(yīng)用日益廣泛,LED驅(qū)動電源的性能將越來越適合LED的要求.
  我們設(shè)計LED驅(qū)動電源時,有必要知道LED電流、電壓特性,由于LED的生產(chǎn)廠家及LED規(guī)格不同,電流、電壓特性均有差異.現(xiàn)以白光LED典型規(guī)格為例,按照LED的電流、電壓變化規(guī)律,一般應(yīng)用正向電壓為3.0-3.6V左右,典型值電壓為3.3V,電流為20mA,當(dāng)加于LED兩端的正向電壓超過3.6V后,正向電壓很小的增加,LED的正向電流都有可能會成倍增漲,使LED發(fā)光體溫升過快,從而加速LED光衰減,使LED的壽命縮短,嚴(yán)重時甚至燒壞LED.根據(jù)LED的電壓、電流變化特性,對驅(qū)動電源的設(shè)計提出嚴(yán)格要求.
恒流驅(qū)動的理由
白光LED的順向電壓通常被規(guī)范成20mA時,最小為3.0V,最大為4.0V,也就是若單純施加一定的順向電壓時,順向電流會作大范圍的變化.
  
    圖1是從A、B兩家LED企業(yè)的產(chǎn)品中隨機(jī)取三種白光LED樣品進(jìn)行順向電壓與順向電流特性檢測的結(jié)果.根據(jù)檢測結(jié)果顯示,若利用3.4V順向電壓驅(qū)動上述六種白光LED時,順向電流會在10~44mA范圍內(nèi)大幅變動.表1為白光LED的電氣與光學(xué)特性.
  當(dāng)前很多廠家生產(chǎn)的LED燈類產(chǎn)品(比如護(hù)欄、燈杯、投射燈),采用阻、容降壓,然后加上一個穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓,向LED供電,這樣驅(qū)動LED的方式存在極大缺陷,首先是效率低,在降壓電阻上消耗大量電能,甚至有可能超過LED所消耗的電能,且無法提供大電流驅(qū)動,因為電流越大,消耗在降壓電阻上的電能就越大,所以很多產(chǎn)品的LED不敢采用并聯(lián)方式,均采用串聯(lián)方式降低電流.其次是穩(wěn)定電壓的能力極差,無法保證通過LED電流不超過其正常工作要求,設(shè)計產(chǎn)品時都會采用降低LED兩端電壓來供電驅(qū)動,這樣是以降低LED亮度為代價的.采用阻、容降壓方式驅(qū)動LED,LED的亮度不能穩(wěn)定,當(dāng)供電電源電壓低時,LED的亮度變暗,供電電源電壓高時,LED的亮度變亮些.阻、容降壓方式驅(qū)動LED的最大優(yōu)勢是成本低.
  根據(jù)LED電流、電壓變化特點(diǎn),采用恒壓驅(qū)動LED是可行的,雖然常用的穩(wěn)壓電路,存在穩(wěn)壓精度不夠和穩(wěn)流能力較差的缺點(diǎn),但在某些產(chǎn)品的應(yīng)用上可能過精確設(shè)計,其優(yōu)勢仍然是其它驅(qū)動方式無法取代的.
  采用恒流驅(qū)動方式,是比較理想的LED驅(qū)動方式,它能避免LED正向電壓的改變而引起電流變動,同時恒定的電流使LED的亮度穩(wěn)定.因此眾多廠家選用恒流方式驅(qū)動LED.還有一種LED驅(qū)動方式是可行的,它即不恒壓,也不恒流,但通過電路的設(shè)計,當(dāng)LED正向電壓升高時,使驅(qū)動電流減小,保證了LED產(chǎn)品的安全.當(dāng)然正向電壓的升高只能在LED承受范圍,過高也會損壞LED.
  理想的LED驅(qū)動方式是采用恒壓、恒流.但驅(qū)動器的成本增加.其實每種驅(qū)動方式均有優(yōu)、缺點(diǎn),根據(jù)LED產(chǎn)品的要求、應(yīng)用場合,合理選用LED驅(qū)動方式,精確設(shè)計驅(qū)動電源成為關(guān)鍵.LED雖然在節(jié)能方面比普通光源的效率高,但是LED光源卻不能像一般的光源一樣可以直接使用公用電網(wǎng)電壓,它必須配有專用電壓轉(zhuǎn)換設(shè)備,提供能夠滿足LED額定的電壓和電流,才能使LED正常工作,也就所謂的LED專用電源.
  但由于各種規(guī)格不同的LED電源的性能和轉(zhuǎn)換效率各不相同,所以選擇合適、高效的LED專用電源,才能真正展露出LED光源高效能的特性.因為低效率的LED電源本身就需要消耗大量電能,所以在給LED供電的過程中就無法凸顯LED的節(jié)能特點(diǎn).總之,LED電源在LED工作中的穩(wěn)定性、節(jié)能性、壽命長短,具備重要的作用.
LED具有類似于二極管的正向V-I特性.在低于LED開啟閾值(白光LED的開啟電壓閾值大約為3.5V)時,通經(jīng)該LED的電流非常小.在高于該閾值時,電流會以正向電壓形式成指數(shù)倍遞增.這就允許將LED定型為帶有一個串聯(lián)電阻的電壓源,其中帶有一則警示說明:本模型僅在單一的工作DC電流下才有效.如果LED中的DC電流發(fā)生改變,那么該模型的電阻也應(yīng)隨即改變,以反映新的工作電流.在大的正向電流下,LED中的功率耗散會使設(shè)備發(fā)熱,此舉將改變正向壓降和動態(tài)阻抗.在確定LED阻抗時充分考慮散熱環(huán)境是非常重要的.
  當(dāng)通過降壓穩(wěn)壓器驅(qū)動LED時,LED常常會根據(jù)所選的輸出濾波器排列來傳導(dǎo)電感的AC紋波電流和DC電流.這不僅會提高LED中電流的RMS振幅,而且還會增大其功耗.這樣就可提高結(jié)溫并對LED的使用壽命產(chǎn)生重要影響.如果我們設(shè)定一個70%的光輸出限制作為LED的使用壽命,那么LED的壽命就會從74攝氏度度下的15,000小時延長到63攝氏度度下的40,000小時.LED的功率損耗由LED電阻乘以RMS電流的平方再加上平均電流乘以正向壓降來確定.由于結(jié)溫可通過平均功耗來確定,因此即使是較大的紋波電流對功耗產(chǎn)生的影響也不大.例如,在降壓轉(zhuǎn)換器中,等于DC輸出電流(Ipk-pk=Iout)的峰至峰紋波電流會增加不超過10%的總功率損耗.如果遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過上面的損耗水平,那么就需要降低來自電源的AC紋波電流以便使結(jié)溫和工作壽命保持不變.一條非常有用的經(jīng)驗法則是結(jié)溫每降低10攝氏度,半導(dǎo)體壽命就會提高兩倍.實際上,由于電感器的抑制作用,因此大多數(shù)設(shè)計就趨向于更低的紋波電流.此外,LED中的峰值電流不應(yīng)超過廠商所規(guī)定的最大安全工作電流額定值.
大功率LED被稱為“綠色光源”,它將向大LED電流(300mA 至1.4A)、高效率(60至120 流明/瓦)、亮度可調(diào)的方向發(fā)展.
由于大功率LED在壽命上具有很大優(yōu)勢,所以發(fā)展前景非常廣闊,其中最被看好的照明應(yīng)用是汽車、醫(yī)療設(shè)備和儀器儀表及其它特種照明環(huán)境.但這些應(yīng)用對LED驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計也提出了新的要求,包括:輸入電壓范圍一般要求為6V到24V;具有沖擊負(fù)載保護(hù)、反相和過壓保護(hù);待機(jī)功耗非常低;低帶隙基準(zhǔn)以減少電流檢測損耗以及具有PWM調(diào)整亮度的功能等.
驅(qū)動電源設(shè)計不好LED燈會出現(xiàn)的不良現(xiàn)象:
1:有嘈音; 2:亮度隨電壓而變化; 3:關(guān)閉時閃耀; 4:開機(jī)時閃耀; 5:溫度很高;        6:一批貨功率相差很大,達(dá)二瓦以上.
目前LED均采用直流驅(qū)動,因此在市電與LED之間需要加一個電源適配器即LED驅(qū)動電源.它的功能是把交流市電轉(zhuǎn)換成合適LED的直流電.根據(jù)電網(wǎng)的用電規(guī)則和LED的驅(qū)動特性要求,在選擇和設(shè)計LED驅(qū)動電源時要考慮到以下幾點(diǎn):
1．高可靠性  
特別像LED路燈的驅(qū)動電源,裝在高空,維修不方便,維修的花費(fèi)也大.
2．高效率    
LED是節(jié)能產(chǎn)品,驅(qū)動電源的效率要高.對于電源安裝在燈具內(nèi)的結(jié)構(gòu),尤為重要.因為LED的發(fā)光效率隨著LED溫度的升高而下降,所以LED的散熱非常重要.電源的效率高,它的耗損功率小,在燈具內(nèi)發(fā)熱量就小,也就降低了燈具的溫升.對延緩LED的光衰有利.
3．高功率因素  
功率因素是電網(wǎng)對負(fù)載的要求.一般70瓦以下的用電器,沒有強(qiáng)制性指標(biāo).雖然功率不大的單個用電器功率因素低一點(diǎn)對電網(wǎng)的影響不大,但晚上大家點(diǎn)燈,同類負(fù)載太集中,會對電網(wǎng)產(chǎn)生較嚴(yán)重的污染.對于30瓦~40瓦的LED驅(qū)動電源,據(jù)說不久的將來,也許會對功率因素方面有一定的指標(biāo)要求.
4．驅(qū)動方式    
現(xiàn)在通行的有兩種:其一是一個恒壓源供多個恒流源,每個恒流源單獨(dú)給每路LED供電.這種方式,組合靈活,一路LED故障,不影響其他LED的工作,但成本會略高一點(diǎn).另一種是直接恒流供電,LED串聯(lián)或并聯(lián)運(yùn)行.它的優(yōu)點(diǎn)是成本低一點(diǎn),但靈活性差,還要解決某個LED故障,不影響其他LED運(yùn)行的問題.這兩種形式,在一段時間內(nèi)并存.多路恒流輸出供電方式,在成本和性能方面會較好.也許是以后的主流方向.
5．浪涌保護(hù)    
LED抗浪涌的能力是比較差的,特別是抗反向電壓能力.加強(qiáng)這方面的保護(hù)也很重要.有些LED燈裝在戶外,如LED路燈.由于電網(wǎng)負(fù)載的啟甩和雷擊的感應(yīng),從電網(wǎng)系統(tǒng)會侵入各種浪涌,有些浪涌會導(dǎo)致LED的損壞.因此LED驅(qū)動電源要有抑制浪涌的侵入,保護(hù)LED不被損壞的能力.
6．保護(hù)功能    
電源除了常規(guī)的保護(hù)功能外,最好在恒流輸出中增加LED溫度負(fù)反饋,防止LED溫度過高.
7．防護(hù)方面  
燈具外安裝型,電源結(jié)構(gòu)要防水、防潮,外殼要耐曬.
8．驅(qū)動電源的壽命要與LED的壽命相適配.
9．要符合安規(guī)和電磁兼容的要求.

LED電源的分類
LED照明系統(tǒng)需要借助于恒流供電,目前主流的恒流驅(qū)動設(shè)計方案是利用線性或開關(guān)型DC/DC穩(wěn)壓器結(jié)合特定的反饋電路為LED提供恒流供電,根據(jù)DC/DC穩(wěn)壓器外圍電路設(shè)計的差異,又可以分為電感型LED驅(qū)動器和開關(guān)電容型LED驅(qū)動器.電感型升壓驅(qū)動器方案其優(yōu)點(diǎn)是驅(qū)動電流較高,LED的端電壓較低、功耗較低、效率保持不變,特別適用于驅(qū)動多只LED的應(yīng)用.在大功率LED驅(qū)動器設(shè)計中,主要采用開關(guān)電容型LED驅(qū)動方案,其優(yōu)點(diǎn)是LED兩端的電壓較高、流過的電流較大,從而獲得較高的功效及光學(xué)效率.
一、LED電源按驅(qū)動方式可以分為兩大類:
A. 恒流式:
1、恒流驅(qū)動電路驅(qū)動LED是很理想的,缺點(diǎn)就是價格較高.
2、恒流電路雖然不怕負(fù)載短路,但是嚴(yán)禁負(fù)載完全開路.
3、恒流驅(qū)動電路輸出的電流是恒定的,而輸出的直流電壓卻隨著負(fù)載阻值的大小不同在一定范圍內(nèi)變化.
4、 要限制LED的使用數(shù)量,因為它有最大承受電流及電壓值.
B.穩(wěn)壓式:
1、穩(wěn)壓電路確定各項參數(shù)后,輸出的是固定電壓,輸出的電流卻隨著負(fù)載的增減而變化.
2、穩(wěn)壓電路雖然不怕負(fù)載開路,但是嚴(yán)禁負(fù)載完全短路.
3、整流后的電壓變化會影響LED的亮度.
4、要使每串以穩(wěn)壓電路驅(qū)動LED顯示亮度均勻,需要加上合適的電阻才可以.
二、LED電源按電路結(jié)構(gòu)可以分為六類:
1、常規(guī)變壓器降壓:
這種電源的優(yōu)點(diǎn)是體積小,不足之處是重量偏重、電源效率也很低,一般在45%~60%,因為可靠性不高,所以一般很少用.
2、電子變壓器降壓:
這種電源結(jié)構(gòu)不足之處是轉(zhuǎn)換效率低,電壓范圍窄,一般180~240V,波紋干擾大.
3、電容降壓:
這種方式的LED電源容易受電網(wǎng)電壓波動的影響,電源效率低,不宜LED在閃動時使用,因為電路通過電容降壓,在閃動使用時,由于充放電的作用,通過LED的瞬間電流極大,容易損壞芯片.
4、電阻降壓:
這種供電方式電源效率很低,而且系統(tǒng)的可靠也較低.因為電路通過電阻降壓,受電網(wǎng)電壓變化的干擾較大,不容易做成穩(wěn)壓電源,并且降壓電阻本身還要消耗很大部分的能量.
5、RCC降壓式開關(guān)電源:
這種方式的LED電源優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)壓范圍比較寬、電源效率比較高,一般可在70%~80%,應(yīng)用較廣.缺點(diǎn)主要是開關(guān)頻率不易控制,負(fù)載電壓波紋系數(shù)較大,異常情況負(fù)載適應(yīng)性差.
6、PWM控制式開關(guān)電源:
目前來說,PWM控制方式設(shè)計的LED電源是比較理想的,因為這種開關(guān)電源的輸出電壓或電流都很穩(wěn)定.電源轉(zhuǎn)換效率極高,一般都可以高達(dá)80%~90%,并且輸出電壓、電流十分穩(wěn)定.這種方式的LED電源主要由四部分組成它們分別是:輸入整流濾波部分、輸出整流濾波部分、PWM穩(wěn)壓控制部分、開關(guān)能量轉(zhuǎn)換部分.而且這種電路都有完善的保護(hù)措施,屬于高可靠性電源.

LED電源的拓?fù)溥x擇
下表中所顯示的信息有助于為LED驅(qū)動器選擇最佳的開關(guān)拓?fù)?除這些拓?fù)渲?您還可使用簡易的限流電阻器或線性穩(wěn)壓器來驅(qū)動LED,但是此類方法通常會浪費(fèi)過多功率.所有相關(guān)的設(shè)計參數(shù)包括輸入電壓范圍、驅(qū)動的LED數(shù)量、LED電流、隔離、EMI抑制以及效率.大多數(shù)的LED驅(qū)動電路都屬于下列拓?fù)漕愋?降壓型、升壓型、降壓-升壓型、SEPIC和反激式拓?fù)?
拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 輸入電壓總大于輸出電壓 輸入電壓總小于輸出電壓 輸入電壓小于輸出電壓/輸入電壓大于輸出電壓 隔離式
降壓式 *
升壓式 *
升-降壓式 *
降/升壓式 *
Sepic式 * *
反激式 * * * *

圖1顯示了三種基本的電源拓?fù)涫纠?第一個示意圖所顯示的降壓穩(wěn)壓器適用于輸出電壓總小于輸入電壓的情形.在圖1中,降壓穩(wěn)壓器會通過改變MOSFET的開啟時間來控制電流進(jìn)入LED.電流感應(yīng)可通過測量電阻器兩端的電壓獲得,其中該電阻器應(yīng)與LED串聯(lián).對該方法來說,重要的設(shè)計難題是如何驅(qū)動MOSFET.從性價比的角度來說,推薦使用需要浮動?xùn)艠O驅(qū)動的N通道場效應(yīng)晶體管(FET).這需要一個驅(qū)動變壓器或浮動驅(qū)動電路(其可用于維持內(nèi)部電壓高于輸入電壓).
   圖1還顯示了備選的降壓穩(wěn)壓器(buck#2).在此電路中,MOSFET對接地進(jìn)行驅(qū)動,從而大大降低了驅(qū)動電路要求.該電路可選擇通過監(jiān)測FET電流或與LED串聯(lián)的電流感應(yīng)電阻來感應(yīng)LED電流.后者需要一個電平移位電路來獲得電源接地的信息,但這會使簡單的設(shè)計復(fù)雜化.另外,圖1中還顯示了一個升壓轉(zhuǎn)換器,該轉(zhuǎn)換器可在輸出電壓總是大于輸入電壓時使用.由于MOSFET對接地進(jìn)行驅(qū)動并且電流感應(yīng)電阻也采用接地參考,因此此類拓?fù)湓O(shè)計起來就很容易.該電路的一個不足之處是在短路期間,通過電感器的電流會毫無限制.您可以通過保險絲或電子斷路器的形式來增加故障保護(hù).此外,某些更為復(fù)雜的拓?fù)湟部商峁┐祟惐Ｗo(hù).

圖1簡單的降壓和升壓型拓?fù)錇長ED供電
  圖2顯示了兩款降壓-升壓型電路,該電路可在輸入電壓和輸出電壓相比時高時低時使用.兩者具有相同的折衷特性(其中折衷可在有關(guān)電流感應(yīng)電阻和柵極驅(qū)動位置的兩個降壓型拓?fù)渲酗@現(xiàn)).圖2中的降壓-升壓型拓?fù)滹@示了一個接地參考的柵極驅(qū)動.它需要一個電平移位的電流感應(yīng)信號,但是該反向降壓-升壓型電路具有一個接地參考的電流感應(yīng)和電平移位的柵極驅(qū)動.如果控制IC與負(fù)輸出有關(guān),并且電流感應(yīng)電阻和LED可交換,那么該反向降壓-升壓型電路就能以非常有用的方式進(jìn)行配置.適當(dāng)?shù)目刂艻C,就能直接測量輸出電流,并且MOSFET也可被直接驅(qū)動.
  
圖2降壓-升壓型拓?fù)淇烧{(diào)節(jié)大于或小于Vout的輸入電壓
該降壓-升壓方法的一個缺陷是電流相當(dāng)高.例如,當(dāng)輸入和輸出電壓相同時,電感和電源開關(guān)電流則為輸出電流的兩倍.這會對效率和功耗產(chǎn)生負(fù)面的影響.
在許多情況下,圖3中的“降壓或升壓型”拓?fù)鋵⒕徍瓦@些問題.在該電路中,降壓功率級之后是一個升壓.如果輸入電壓高于輸出電壓,則在升壓級剛好通電時,降壓級會進(jìn)行電壓調(diào)節(jié).如果輸入電壓小于輸出電壓,則升壓級會進(jìn)行調(diào)節(jié)而降壓級則通電.通常要為升壓和降壓操作預(yù)留一些重疊,因此從一個模型轉(zhuǎn)到另一模型時就不存在靜帶.  
  當(dāng)輸入和輸出電壓幾乎相等時,該電路的好處是開關(guān)和電感器電流也近乎等同于輸出電流.電感紋波電流也趨向于變小.即使該電路中有四個電源開關(guān),通常效率也會得到顯著的提高,在電池應(yīng)用中這一點(diǎn)至關(guān)重要.圖3中還顯示了SEPIC拓?fù)?此類拓?fù)湟筝^少的FET,但需要更多的無源組件.其好處是簡單的接地參考FET驅(qū)動器和控制電路.此外,可將雙電感組合到單一的耦合電感中,從而節(jié)省空間和成本.但是像降壓-升壓拓?fù)湟粯?它具有比“降壓或升壓”和脈動輸出電流更高的開關(guān)電流,這就要求電容器可通過更大的RMS電流.
  
圖3降壓或升壓型以及SEPIC拓?fù)涮峁┝烁叩男?
出于安全考慮,可能規(guī)定在離線電壓和輸出電壓之間使用隔離.在此應(yīng)用中,最具性價比的解決方案是反激式轉(zhuǎn)換器(請參見圖4).它要求所有隔離拓?fù)涞慕M件數(shù)最少.變壓器匝比可設(shè)計為降壓、升壓或降壓-升壓輸出電壓,這樣就提供了極大的設(shè)計靈活性.但其缺點(diǎn)是電源變壓器通常為定制組件.此外,在FET以及輸入和輸出電容器中存在很高的組件應(yīng)力.在穩(wěn)定照明應(yīng)用中,可通過使用一個“慢速”反饋控制環(huán)路(可調(diào)節(jié)與輸入電壓同相的LED電流)來實現(xiàn)功率因數(shù)校正(PFC)功能.通過調(diào)節(jié)所需的平均LED電流以及與輸入電壓同相的輸入電流,即可獲得較高的功率因數(shù).
  
圖4反激式轉(zhuǎn)換器可提供隔離和功率因數(shù)校正功能
恒流驅(qū)動與散熱的考慮
就電子系統(tǒng)設(shè)計而言,工程師在設(shè)計LED恒流驅(qū)動電路時首先要了解LED的恒流參數(shù).目前LED芯片的制造商很多,國內(nèi)外LED的差異主要在于相同電參數(shù)的情況下,流明數(shù)可能不同,因此設(shè)計工程師要清楚地認(rèn)識到LED功率并不是決定發(fā)光效率的唯一參數(shù).例如,同樣是1W的LED,有的LED可以達(dá)到40流明的亮度,而有的只能達(dá)到20流明的亮度,這是因為LED光學(xué)效率還取決于材料和制作工藝等諸多環(huán)節(jié).
有些設(shè)計工程師為提高發(fā)光效率而采取加大驅(qū)動電流的辦法,例如,對于同一顆1W LED,加大驅(qū)動電流后,亮度可以從20流明提高到40流明,但是LED的工作溫度也相應(yīng)升高了.一旦溫度超過LED的限溫點(diǎn),就會影響LED的壽命和可靠性,這是設(shè)計恒流驅(qū)動過程中需要注意的重要問題.
此外,LED照明系統(tǒng)的光學(xué)效率不僅僅取決于LED恒流驅(qū)動方案,還與整個系統(tǒng)的散熱設(shè)計密切相關(guān).為縮小體積,某些LED恒流驅(qū)動系統(tǒng)將LED驅(qū)動電路與散熱部分貼近設(shè)計,這樣容易影響可靠性.
一般來說,LED照明系統(tǒng)的熱源基本就是LED燈本身的熱源,熱源太集中會產(chǎn)生熱損耗,因此LED驅(qū)動電路不能與散熱系統(tǒng)緊貼在一起.建議采取下列散熱措施:LED燈采用鋁基板散熱;功率器件均勻排布;盡可能避免將LED驅(qū)動電路與散熱部分貼近設(shè)計;抑制封裝至印刷電路基板的熱阻抗;提高LED芯片的散熱順暢性以降低熱阻抗.

目前LED均采用直流驅(qū)動,因此在市電與LED之間需要加一個電源適配器即LED驅(qū)動電源.它的功能是把交流市電轉(zhuǎn)換成合適LED的直流電.根據(jù)電網(wǎng)的用電規(guī)則和LED的驅(qū)動特性要求,在選擇和設(shè)計LED驅(qū)動電源時要考慮到以下幾點(diǎn):
1．高可靠性    特別像LED路燈的驅(qū)動電源,裝在高空,維修不方便,維修的花費(fèi)也大.
2．高效率      LED是節(jié)能產(chǎn)品,驅(qū)動電源的效率要高.對于電源安裝在燈具內(nèi)的結(jié)構(gòu),尤為重要.因為LED的發(fā)光效率隨著LED溫度的升高而下降,所以LED的散熱非常重要.電源的效率高,它的耗損功率小,在燈具內(nèi)發(fā)熱量就小,也就降低了燈具的溫升.對延緩LED的光衰有利.
3．高功率因素  功率因素是電網(wǎng)對負(fù)載的要求.一般70瓦以下的用電器,沒有強(qiáng)制性指標(biāo).雖然功率不大的單個用電器功率因素低一點(diǎn)對電網(wǎng)的影響不大,但晚上大家點(diǎn)燈,同類負(fù)載太集中,會對電網(wǎng)產(chǎn)生較嚴(yán)重的污染.對于30瓦~40瓦的LED驅(qū)動電源,據(jù)說不久的將來,也許會對功率因素方面有一定的指標(biāo)要求.
4．驅(qū)動方式    現(xiàn)在通行的有兩種:其一是一個恒壓源供多個恒流源,每個恒流源單獨(dú)給每路LED供電.這種方式,組合靈活,一路LED故障,不影響其他LED的工作,但成本會略高一點(diǎn).另一種是直接恒流供電,LED串聯(lián)或并聯(lián)運(yùn)行.它的優(yōu)點(diǎn)是成本低一點(diǎn),但靈活性差,還要解決某個LED故障,不影響其他LED運(yùn)行的問題.這兩種形式,在一段時間內(nèi)并存.多路恒流輸出供電方式,在成本和性能方面會較好.也許是以后的主流方向.
5．浪涌保護(hù)    LED抗浪涌的能力是比較差的,特別是抗反向電壓能力.加強(qiáng)這方面的保護(hù)也很重要.有些LED燈裝在戶外,如LED路燈.由于電網(wǎng)負(fù)載的啟甩和雷擊的感應(yīng),從電網(wǎng)系統(tǒng)會侵入各種浪涌,有些浪涌會導(dǎo)致LED的損壞.因此LED驅(qū)動電源要有抑制浪涌的侵入,保護(hù)LED不被損壞的能力.
6．保護(hù)功能    電源除了常規(guī)的保護(hù)功能外,最好在恒流輸出中增加LED溫度負(fù)反饋,防止LED溫度過高.
7．防護(hù)方面    燈具外安裝型,電源結(jié)構(gòu)要防水、防潮,外殼要耐曬.
8．驅(qū)動電源的壽命要與LED的壽命相適配.
9．要符合安規(guī)和電磁兼容的要求.
  隨著LED的應(yīng)用日益廣泛,LED驅(qū)動電源的性能將越來越適合LED的要求.
LED由于環(huán)保、壽命長、光電效率高等眾多優(yōu)點(diǎn),近年來在各行業(yè)應(yīng)用得以快速發(fā)展,LED的驅(qū)動電源成了關(guān)注熱點(diǎn),理論上,LED的使用壽命在10萬小時以上,但在實際應(yīng)用過程中,由于驅(qū)動電源的設(shè)計及驅(qū)動方式選擇不當(dāng),使LED極易損壞.
  我們設(shè)計LED驅(qū)動電源時,有必要知道LED電流、電壓特性,由于LED的生產(chǎn)廠家及LED規(guī)格不同,電流、電壓特性均有差異.現(xiàn)以白光LED典型規(guī)格為例,按照LED的電流、電壓變化規(guī)律,一般應(yīng)用正向電壓為3.0-3.6V左右,典型值電壓為3.3V,電流為20mA,當(dāng)加于LED兩端的正向電壓超過3.6V后,正向電壓很小的增加,LED的正向電流都有可能會成倍增漲,使LED發(fā)光體溫升過快,從而加速LED光衰減,使LED的壽命縮短,嚴(yán)重時甚至燒壞LED.根據(jù)LED的電壓、電流變化特性,對驅(qū)動電源的設(shè)計提出嚴(yán)格要求.
  當(dāng)前很多廠家生產(chǎn)的LED燈類產(chǎn)品(比如護(hù)欄、燈杯、投射燈),采用阻、容降壓,然后加上一個穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓,向LED供電,這樣驅(qū)動LED的方式存在極大缺陷,首先是效率低,在降壓電阻上消耗大量電能,甚至有可能超過LED所消耗的電能,且無法提供大電流驅(qū)動,因為電流越大,消耗在降壓電阻上的電能就越大,所以很多產(chǎn)品的LED不敢采用并聯(lián)方式,均采用串聯(lián)方式降低電流.其次是穩(wěn)定電壓的能力極差,無法保證通過LED電流不超過其正常工作要求,設(shè)計產(chǎn)品時都會采用降低LED兩端電壓來供電驅(qū)動,這樣是以降低LED亮度為代價的.采用阻、容降壓方式驅(qū)動LED,LED的亮度不能穩(wěn)定,當(dāng)供電電源電壓低時,LED的亮度變暗,供電電源電壓高時,LED的亮度變亮些.阻、容降壓方式驅(qū)動LED的最大優(yōu)勢是成本低.
  根據(jù)LED電流、電壓變化特點(diǎn),采用恒壓驅(qū)動LED是可行的,雖然常用的穩(wěn)壓電路,存在穩(wěn)壓精度不夠和穩(wěn)流能力較差的缺點(diǎn),但在某些產(chǎn)品的應(yīng)用上可能過精確設(shè)計,其優(yōu)勢仍然是其它驅(qū)動方式無法取代的.
  采用恒流驅(qū)動方式,是比較理想的LED驅(qū)動方式,它能避免LED正向電壓的改變而引起電流變動,同時恒定的電流使LED的亮度穩(wěn)定.因此眾多廠家選用恒流方式驅(qū)動LED.
還有一種LED驅(qū)動方式是可行的,它即不恒壓,也不恒流,但通過電路的設(shè)計,當(dāng)LED正向電壓升高時,使驅(qū)動電流減小,保證了LED產(chǎn)品的安全.當(dāng)然正向電壓的升高只能在LED承受范圍,過高也會損壞LED.
  理想的LED驅(qū)動方式是采用恒壓、恒流.但驅(qū)動器的成本增加.其實每種驅(qū)動方式均有優(yōu)、缺點(diǎn),根據(jù)LED產(chǎn)品的要求、應(yīng)用場合,合理選用LED驅(qū)動方式,精確設(shè)計驅(qū)動電源成為關(guān)鍵.LED雖然在節(jié)能方面比普通光源的效率高,但是LED光源卻不能像一般的光源一樣可以直接使用公用電網(wǎng)電壓,它必須配有專用電壓轉(zhuǎn)換設(shè)備,提供能夠滿足LED額定的電壓和電流,才能使LED正常工作,也就所謂的LED專用電源.
  但由于各種規(guī)格不同的LED電源的性能和轉(zhuǎn)換效率各不相同,所以選擇合適、高效的LED專用電源,才能真正展露出LED光源高效能的特性.因為低效率的LED電源本身就需要消耗大量電能,所以在給LED供電的過程中就無法凸顯LED的節(jié)能特點(diǎn).總之,LED電源在LED工作中的穩(wěn)定性、節(jié)能性、壽命長短,具備重要的作用.

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不錯,頂一下

自己頂一下

支持樓主發(fā)帖  希望看到電路圖

誠聘LED電源工程師.有意者聯(lián)系電話13823560755

先傳上部分電路圖“AC-DC 非隔離式LED驅(qū)動電路的設(shè)計” 9871245117468.pdf

謝謝樓主提供的豐富資料,收藏了.

感覺不錯啊,讓我弄明白了很多工作中的問題,謝謝,幫頂一下

很好的知識貼,已收藏

大家在工作中注意自己多收集和整理一些資料,以方便自己工作和學(xué)習(xí).

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價格實惠應(yīng)該好賣,此IC不錯.

很好的資料,收藏了,謝謝LZ...

感請樓主提供N好的資料!!!

不錯,頂一下

高手!向你學(xué)習(xí)!

好啊
謝謝樓主的無私奉獻(xiàn)..
學(xué)習(xí)啦
另外,請樓主能否提供些單級PFC LED驅(qū)動電源的線路啊

單級PFC電路

500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt='這是一張縮略圖，點(diǎn)擊可放大。\n按住CTRL，滾動鼠標(biāo)滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/78/9871246027061.jpg');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">

樓主 能否提供完整的電路圖
另外圖中虛線部分起什么作用
工作原理了?

L1,D1組成升壓電路呀

DC-DC 降壓式LED驅(qū)動電路的設(shè)計 9871246109216.pdf

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我的設(shè)計里有各種型號的IC組成的方案

非常好的資料,謝謝您的慷慨,特別是同行的年輕人,都會感激不盡.
好人啊!

發(fā)的好帖,收益非淺,謝謝了.
http://www.130132.cn/0_12_246641.aspx

希望大家共勉