LED驅動電源淺析

1、什么是LED驅動電源?

LED驅動電源把電源供應轉換為特定的電壓電流以驅動LED發(fā)光的電壓轉換器，通常情況下：LED驅動電源的輸入包括高壓工頻交流(即市電)、低壓直流、高壓直流、低壓高頻交流(如電子變壓器的輸出)等。而LED驅動電源的輸出則大多數為可隨LED正向壓降值變化而改變電壓的恒定電流源。LED電源核心元件包括開關控制器、電感器、開關元器件(MOSfet)、反饋電阻、輸入濾波器件、輸出濾波器件等等。根據不同場合要求、還要有輸入過壓保護電路、輸入欠壓保護電路，LED開路保護、過流保護等電路。

2、LED驅動電源的特點

(1)高可靠性 特別像LED路燈的驅動電源，裝在高空，維修不方便，維修的花費也大。

(2) 高效率 LED是節(jié)能產品，驅動電源的效率要高。對于電源安裝在燈具內的結散熱非常重要。電源的效率高，它的耗損功率小，在燈具內發(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 功率因素是電網對負載的要求。一般70瓦以下的用電器，沒有強制性指標。雖然功率不大的單個用電器功率因素低一點對電網的影響不大，但晚上使用照明量大，同類負載太集中，會對電網產生較嚴重的污染。對于30瓦~40瓦的LED驅動電源，據說不久的將來，也許會對功率因素方面有一定的指標要求。

(4)驅動方式 現在通行的有兩種：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。另一種是直接恒流供電也就是“中科慧寶“所采用的驅動方式，LED串聯或并聯運行。它的優(yōu)點是成本低一點，但靈活性差，還要解決某個LED故障，不影響其他LED運行的問題。這兩種形式，在一段時間內并存。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 LED抗浪涌的能力是比較差的，特別是抗反向電壓能力。加強這方面的保護也很重要。有些LED燈裝在戶外，如LED路燈。由于電網負載的啟甩和雷擊的感應，從電網系統會侵入各種浪涌，有些浪涌會導致LED的損壞。因此分析“中科慧寶“的驅動電源在浪涌保護方面應該有一定的欠缺，而至于電源及燈具頻繁更換，LED驅動電源要有抑制浪涌的侵入，保護LED不被損壞的能力。

(6)保護功能 電源除了常規(guī)的保護功能外，最好在恒流輸出中增加LED溫度負反饋，防止LED溫度過高;要符合安規(guī)和電磁兼容的要求。

3、按驅動方式可分為兩大類：

(1)恒流式:

a、恒流驅動電路輸出的電流是恒定的，而輸出的直流電壓卻隨著負載阻值的大小不同在一定范圍內變化，負載阻值小，輸出電壓就低，負載阻值越大，輸出電壓也就越高。

b、 恒流電路不怕負載短路，但嚴禁負載完全開路。

c、 恒流驅動電路驅動LED是較為理想的，但相對而言價格較高。

d、應注意所使用最大承受電流及電壓值，它限制了LED的使用數量。

(2)穩(wěn)壓式：

a、當穩(wěn)壓電路中的各項參數確定以后，輸出的電壓是固定的，而輸出的電流卻隨著負載的增減而變化;

b、穩(wěn)壓電路不怕負載開路，但嚴禁負載完全短路。

c、以穩(wěn)壓驅動電路驅動LED，每串需要加上合適的電阻方可使每串LED顯示亮度平均;

d、 亮度會受整流而來的電壓變化影響。

4、針對LED路燈驅動電源目前市場上恒流源電源分為：整體恒流和逐路恒流兩種這兩種工作方式各有優(yōu)缺點：

整體恒流逐路恒流

優(yōu)點缺點優(yōu)點缺點

1. 成本比較低。

2. 電磁兼容容易處理。

3. LED光源板容易設計，可以直接并聯。

4. 整體效率高可以達到90%以上

5. 接線容易，光源板只需要2根導線就可以了。1.對LED的VF值一致性要求很高，否則會造成電流不平衡，從而損毀。1.對LED的VF一致性要求不高，而且每一路電流很平均。LED工作比較可靠。1. 成本比較高。

2. 電磁兼容不容易處理。

3. 整體效率不高最高達到85%

4. 接線容易，光源板只需要2根導線就可以了。

從以上對比可也看出，逐路恒流雖然缺點比較多，成本也比較高。但是它能真正的起到保護LED和延長LED的壽命，所以逐路恒流才是未來的趨勢。

要達到較高穩(wěn)定性的恒流源電源，具體有：

4.1 高穩(wěn)定性，高功率因數。

4.2 長壽命，至少達到5000小時以上。

4.3 較高的整體效率。

4.4 超強的環(huán)境適應能力。如工作環(huán)境溫度-20-60度雷擊4KV等。

4.5 防水等級要達到IP66以上。

針對以上要求要解決以下問題。

a. 要滿足高功率因數和效率的，LLC效率是比較高的，但是不夠穩(wěn)定.因為它是靠變壓器的漏感諧振工作的。正激加同步整流效率也比較高，但目前正激同步整流技術比較復雜。準諧振加同步整流相對以上兩種，效率稍微偏低，但穩(wěn)定性好，方案成熟。所以選擇準諧振加同步整流。

b. 因為準諧振加同步整流的方案不能沒有電解電容。所以在設計和元器件選擇余量比較大，壽命較高的電解電容。同時，為滿足工作環(huán)境的要求，所使用的元器件至少要選用-20-105度的耐溫。

c. 在輸入端為滿足電磁兼容和雷擊等要求，需要加防雷擊電路和EMC濾波電路。一些高頻的地方還要做屏蔽處理。

d. 電源的采用灌膠處理，以滿足IP防護等級的要求。

5、LED電源的現狀

LED電源也是一個配套產品,目前市場山的電源品質參差不齊，根據現有資料的查詢及項目執(zhí)行中所碰到的壞燈問題大概分析了LED驅動電源目前存在不足的原因：

a、 生產LED照明及相關產品的公司的技術人員對開關電源的了解不夠，做出的電源是可以正常工作，但一些關鍵性的評估及電磁兼容的考慮不夠，還是有一定得隱患。

b、 大部分LED電源生產企業(yè)都是從普通的開關電源轉型過來做LED電源，對LED的特點及使用認識還不夠。

c、 目前關于LED的標準幾乎沒有，大部分都是參考開關電源和電子整流器的標準。

d、 現在大部分LED電源沒有統一，所以量大部分都比較小。采購量小，價格就偏高，而且元器件供應商也不太配合。

e、 LED電源的穩(wěn)定性：寬電壓輸入，高溫和低溫工作，過溫、過壓保護等問題都沒有一一解決。[!--empirenews.page--]

f、 首先是驅動電路整體壽命，尤其是關鍵器件如：電容在高溫下的壽命直接影響到電源的壽命。

g、 是LED驅動器應挑戰(zhàn)更高的轉換效率，尤其是在驅動大功率LED時更是如此，因為所有未作為光輸出的功率都作為熱量耗散，電源轉換效率的過低，影響了LED節(jié)能效果的發(fā)揮。

h、 目前在功率較小(1-5W)的應用場合，恒流驅動電源成本所占的比重已經接近1/3，已經接近了光源的成本，一定程度上影響了市場推廣。

6、如何選擇高品質LED驅動電源

6.1 根據LED特點，選擇驅動電源時要注意：

a、根據LED電流和電壓特點，比較理想的是使用恒流驅動。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。

b、另外，LED光通量與溫度成反比，所以使用中應盡量減少電源發(fā)熱和設計良好的散熱系統。從而降低LED的工作的溫度。

c、為了保證LED的整體壽命必須將LED的節(jié)溫控制在一定的范圍內。

6.2 根據電網的用電的特點，LED特性的要求以及相關LED產品，在選擇LED驅動電源時要考慮到以下幾點：

a、 高可靠性

LED產品主要是有LED芯片和電源，散熱外殼，控制電路等組成。其中LED電源的好壞直接影響了產品的好壞。特別是LED路燈產品，由于裝在高空，維修不方便，維修的花費也大。

b、 高效率

LED是節(jié)能產品，驅動電源也要符合節(jié)能的要求。特別是電源安裝在燈具內的結構，尤為重要。因為LED的發(fā)光效率隨著LED溫度的升高而下降。電源的效率高，它的耗損功率小，在燈具內發(fā)熱量就小，也就降低了燈具的溫升?？裳泳廘ED的光衰有利。

c、 恒流驅動方式

為了配合LED的VI特性，所以LED電源必須使用恒流驅動的方式。

d、 浪涌保護

LED抗沖擊能力比較差，所以要加強這方面的保護。特別是一些裝在戶外的產品，由于電網負載的啟動和雷。因此LED驅動電源要有抑制浪涌的侵入，保護LED不被損壞的能力。

e、 溫度保護功能

電源除了常規(guī)的保護功能外，最好在恒流輸出中增加LED芯片溫度負反饋，防止LED芯片PN節(jié)溫度過高。

f、 LED電源壽命

驅動電源的壽命盡最大努力與LED芯片的壽命相配和。

g、 .工作環(huán)境問題：

由于各個地方的環(huán)境的不同要著重考慮LED燈具所工作場所的環(huán)境如：溫度、濕度、安裝位置等。

h、 軟啟動電路

考慮到電源的工作方式，如果不加軟啟動電路，通電瞬間，輸出會有一個電壓尖峰。為更好的保護LED，所以需要加軟啟動電路。這一點正是驅動電源穩(wěn)定性的一個關鍵因素。