驅(qū)動電源的相關(guān)知識

生活中最常見的燈就是LED燈，但是很少有人知道LED燈需要LED驅(qū)動器，下面小編帶領(lǐng)大家來了解LED驅(qū)動電源的相關(guān)知識。

一、什么是led ?

LED(Light Emitting Diode)，又稱發(fā)光二極管，它們利用固體半導(dǎo)體芯片作為發(fā)光材料，當(dāng)兩端加上正向電壓，半導(dǎo)體中的載流子發(fā)生復(fù)合，放出過剩的能量而引起光子發(fā)射產(chǎn)生可見光。

LED燈

二、LED有哪些優(yōu)點(diǎn)?

★ 高效節(jié)能　一千小時(shí)僅耗幾度電(普通60W白熾燈十七小時(shí)耗1度電，普通10W節(jié)能燈一百小時(shí)耗1度電)

★ 超長壽命　半導(dǎo)體芯片發(fā)光，無燈絲，無玻璃泡，不怕震動，不易破碎，使用壽命可達(dá)五萬小時(shí)(普通白熾燈使用壽命僅有一千小時(shí)，普通節(jié)能燈使用壽命也只有八千小時(shí))

★ 光線健康　光線中不含紫外線和紅外線，不產(chǎn)生輻射(普通燈光線中含有紫外線和紅外線)

★ 綠色環(huán)保　不含汞和氙等有害元素，利于回收和利用，而且不會產(chǎn)生電磁干擾(普通燈管中含有汞和鉛等元素，節(jié)能燈中的電子鎮(zhèn)流器會產(chǎn)生電磁干擾)

★ 保護(hù)視力　直流驅(qū)動，無頻閃(普通燈都是交流驅(qū)動，就必然產(chǎn)生頻閃)

★ 光效率高,發(fā)熱小:90%的電能轉(zhuǎn)化為可見光(普通白熾燈80%的電能轉(zhuǎn)化為熱能，僅有20%電能轉(zhuǎn)化為光能)

★ 安全系數(shù)高　所需電壓、電流較小，發(fā)熱較小，不產(chǎn)生安全隱患，可用于礦場等危險(xiǎn)場所

★ 市場潛力大　低壓、直流供電，電池、太陽能供電即可，可用于邊遠(yuǎn)山區(qū)及野外照明等缺電、少電場所。

三、權(quán)威預(yù)測

半導(dǎo)體照明將在未來5-10年內(nèi)取代現(xiàn)有傳統(tǒng)光源。

"未來白光LED將更加便宜，市場總體容量將快速增長。"許志鵬樂觀地指出，據(jù)美國能源部預(yù)測，2010年前后，美國將有55%的白熾燈和熒光燈被LED替代，可能形成一個(gè)500億美元的大產(chǎn)業(yè)。而日本提出，LED將在今年大規(guī)模替代傳統(tǒng)白熾燈。日、美、歐、韓等國均已正式啟動LED照明戰(zhàn)略計(jì)劃。

美國能源部預(yù)測，到2010年前后，美國將有55%的白熾燈和熒光燈將被嵌在芯片上的發(fā)光體---半導(dǎo)體燈替代。

日本計(jì)劃到2008年用這種半導(dǎo)體燈替代50%的傳統(tǒng)照明燈具?？茖W(xué)家測量發(fā)現(xiàn)，在同樣亮度下，LED的電能消耗僅為白熾燈的1/10，壽命則是白熾燈的100倍。由于LED具有節(jié)能、環(huán)保、壽命長、體積小等優(yōu)點(diǎn)，專家們稱其為人類照明史上繼白熾燈和熒光燈之后的又一次飛躍。根據(jù)美國能源部(DOE)的預(yù)計(jì)，傳統(tǒng)照明器件的徹底更新?lián)Q代將在2010年開始啟動，然而許多LED供應(yīng)商都希望將這個(gè)啟動時(shí)間再提前一到兩年。

四、繼澳大利亞 歐盟欲讓白熾燈兩年內(nèi)"下課" 2007-3-16

2007年3月9日，在英國倫敦街頭，成串的彩燈閃爍。剛剛結(jié)束的歐盟首腦會議通過了一系列旨在提高能效的措施。9日結(jié)束的歐盟春季首腦會議已經(jīng)達(dá)成協(xié)議，兩年內(nèi)歐洲各國將逐步用節(jié)能熒光燈取代能耗高的老式白熾燈泡，以減少溫室氣體排放。在這之前，澳大利亞已率先通過停止使用白熾光燈泡法令。

五、LED照明產(chǎn)值將超千億美元 同方正發(fā)力

同方股份副總裁兼董秘孫岷近日向記者透露，公司的高亮度LED照明項(xiàng)目已基本實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，目前已經(jīng)有20條生產(chǎn)線投產(chǎn)，其產(chǎn)業(yè)化技術(shù)達(dá)到世界先進(jìn)水平，規(guī)劃2008年年底生產(chǎn)線將達(dá)到50條，形成綠色照明的規(guī)模化效應(yīng)。預(yù)計(jì)我國2008年應(yīng)用市場規(guī)模將達(dá)540億元，到2010年，中國半導(dǎo)體照明及相關(guān)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值將超過1000億美元的規(guī)模，其中高亮度芯片國內(nèi)增長率將高達(dá)100%。

六、首爾半導(dǎo)體期望能取得全球照明市場之中1,000億美元的份額。

韓國首爾半導(dǎo)體公司現(xiàn)正計(jì)劃用LED取代傳統(tǒng)的照明燈，目前 Acriche 60流明/瓦特的亮度在2007年第四季提升五成至80流明/瓦特,

而每一模組為250流明; 在2008年第四季達(dá)至120流明/瓦特, 而每一模組為400流明, 期望能取得全球照明市場之中1,000億美元的份額。

七、澳大利亞與新西蘭將率先停止使用白熾光燈泡

澳大利亞政府最近宣布，為了減少溫室氣體的排放量，澳大利亞將禁止除醫(yī)療用以外的白熾燈的使用。據(jù)此，到2012年時(shí)澳大利亞將減少400萬噸溫室氣體的排放。

而據(jù)2007年2月21日《The Dominion Post》報(bào)道，新西蘭能源部長David

Parker建議參照澳大利亞的做法，新西蘭也應(yīng)在未來兩到三年內(nèi)禁止使用普通白熾光燈泡，用節(jié)能環(huán)保的熒光燈泡(Florescent Eco

Bulb)取代。澳大利亞環(huán)境部長Malcolm

Turnbull說，澳大利亞2010年將推行新的民用照明標(biāo)準(zhǔn)，通過新標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，2012年可減少溫室氣體排放400萬噸。

據(jù)悉，這種新型熒光燈泡主要從中國進(jìn)口。

八、為什么首選樓道燈來應(yīng)用LED

1， 目前比較而言，LED的售價(jià)還較高，樓道燈是共用設(shè)施，共同承擔(dān)大家就能接受。

2， 樓道燈現(xiàn)在普遍是使用白熾燈，若換用LED燈，節(jié)電的效果就特別明顯。

3， 樓道燈在白天是熄滅的。晚上就頻繁的啟動或關(guān)斷。不要說是節(jié)能燈，就是白熾燈都會很快的玩完。但是LED燈卻是不怕，因?yàn)樗陌l(fā)光機(jī)理與白熾燈和節(jié)能燈都不同，就恰恰非常的適應(yīng)在高速的開關(guān)工作狀態(tài)，絕對不會因?yàn)槭沁@個(gè)原因而損壞。

4，LED燈的壽命很長，就免除了樓道燈經(jīng)常需要維修的尷尬狀況。

5， 樓道燈是物業(yè)交電費(fèi),投入是一次性的,節(jié)約80%的電費(fèi)是長期的,物業(yè)部門最合算。

九、LED燈能直接替換現(xiàn)在的樓道燈嗎?

不能。由于現(xiàn)在大家使用的樓道燈是白熾燈，根本就無法用LED燈或節(jié)能燈去替換，所以如果要換用LED燈就必須也要同時(shí)換用聲光控開關(guān)?，F(xiàn)在有專用的一體化的LED聲光控樓道燈，直接就使用220V的市電，非常方便使用。我們將強(qiáng)烈建議樓道燈的使用電壓用直流的24V，其好處和原因我們會另文介紹。隨著技術(shù)發(fā)展和成本的降低，LED燈取代節(jié)能燈也就成為必然的了。

十、LED驅(qū)動電源的分類及特性

1、按驅(qū)動方式可分為兩大類：

(1)恒流式:

a、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，負(fù)載阻值小，輸出電壓就低，負(fù)載阻值越大，輸出電壓也就越高;

b、恒流電路不怕負(fù)載短路，但嚴(yán)禁負(fù)載完全開路。

c、恒流驅(qū)動電路驅(qū)動LED是較為理想的，但相對而言價(jià)格較高。

d、應(yīng)注意所使用最大承受電流及電壓值，它限制了LED的使用數(shù)量;

(2)穩(wěn)壓式：

a、當(dāng)穩(wěn)壓電路中的各項(xiàng)參數(shù)確定以后，輸出的電壓是固定的，而輸出的電流卻隨著負(fù)載的增減而變化;

b、穩(wěn)壓電路不怕負(fù)載開路，但嚴(yán)禁負(fù)載完全短路。

c、以穩(wěn)壓驅(qū)動電路驅(qū)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。 2、按電路結(jié)構(gòu)方式分類

(1)電阻、電容降壓方式：通過電容降壓，在閃動使用時(shí)，由于充放電的作用，通過LED的瞬間電流極大，容易損壞芯片。易受電網(wǎng)電壓波動的影響，電源效率低、可靠性低。

(2)電阻降壓方式：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，降壓電阻要消耗很大部分的能量，所以這種供電方式電源效率很低，而且系統(tǒng)的可靠也較低。

(3)常規(guī)變壓器降壓方式：電源體積小、重量偏重、電源效率也很低、一般只有45%～60%，所以一般很少用，可靠性不高。

(4)電子變壓器降壓方式：電源效率較低，電壓范圍也不寬，一般180～240V，波紋干擾大。

(5)RCC降壓方式開關(guān)電源：穩(wěn)壓范圍比較寬、電源效率比較高，一般可以做到70%～80%，應(yīng)用也較廣。由于這種控制方式的振蕩頻率是不連續(xù)，開關(guān)頻率不容易控制，負(fù)載電壓波紋系數(shù)也比較大，異常負(fù)載適應(yīng)性差。

(6)PWM控制方式開關(guān)電源：主要由四部分組成，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。PWM開關(guān)穩(wěn)壓的基本工作原理就是在輸入電壓、內(nèi)部參數(shù)及外接負(fù)載變化的情況下，控制電路通過被控制信號與基準(zhǔn)信號的差值進(jìn)行閉環(huán)反饋，調(diào)節(jié)主電路開關(guān)器件導(dǎo)通的脈沖寬度，使得開關(guān)電源的輸出電壓或電流穩(wěn)定(即相應(yīng)穩(wěn)壓電源或恒流電源)。電源效率極高，一般可以做到80%～90%，輸出電壓、電流穩(wěn)定。一般這種電路都有完善的保護(hù)措施，屬高可靠性電源。

從以上介紹可以看出PWM控制方式設(shè)計(jì)的LED電源是比較理想的LED電源。目前珠海市南宇星電子公司生產(chǎn)的"金興"牌LED開關(guān)電源就是PWM控制技術(shù)的開關(guān)電源，該類LED電源經(jīng)用戶使用反映效果很好。

一、剛剛開始起步成本高

照明成本不僅涉及燈具的初始成本，還涉及燈具所消耗的能源成本，燈具無法正常工作時(shí)更換燈具所需的勞動成本，以及所需燈具更換的平均頻率。從這一概念出發(fā)就很容易理解，為什么LED光源是白熾燈光源價(jià)格的50倍左右時(shí)，LED交通信號燈的市場就開始啟動，而當(dāng)達(dá)到28倍時(shí)，就已形成新興產(chǎn)業(yè)。目前半導(dǎo)體照明主要以光色照明和特殊照明為主，以后將向普通照明擴(kuò)展。具體來講，近幾年內(nèi)，半導(dǎo)體照明市場將廣泛應(yīng)用在各種信號燈、景觀照明、櫥窗照明、建筑照明、廣場和街道的美化、家庭裝飾照明、公共娛樂場所美化和舞臺效果照明等領(lǐng)域。事實(shí)上，我們身邊已經(jīng)隨處可見它的身影：電腦顯示燈、手機(jī)按鍵和屏幕的背光源、汽車尾燈、建筑物燈光、交通信號燈……等等。

二、不一致性帶來的問題：

理論上LED都一樣，都是能發(fā)光的二極管，而實(shí)際上所有LED的電性能都是有差異的，眾多的廠家都在搶生產(chǎn)進(jìn)度、抓數(shù)量;每個(gè)廠家的生產(chǎn)工藝是不一致的，甚至相差很大，就是同一廠家的不同時(shí)間的工藝都是有差異的;生產(chǎn)發(fā)光二極管的半導(dǎo)體材料的純度要求非常高，不同廠家使用的半導(dǎo)體原材料的純度是有差異的，這就使LED的發(fā)光強(qiáng)度與驅(qū)動電流是不完全相同的，或者相差很大，而且耐過電流能力和發(fā)熱的差異也就自然而然的不同了;由于封裝工藝和封裝材料的不同，使得整體的散熱能力是不一樣的，所有的廠家都在研究和開發(fā)新材料，以求解決組合材料的熱彭脹與散熱的問題。由此不難看出,LED發(fā)光二極管在短期內(nèi)仍存在個(gè)體之間的很大的差異，如果每個(gè)燈只用一個(gè)LED，那是很好控制的，而且是真正的長壽命，例如電視機(jī)、DVD上的電源指示燈就是如此;而當(dāng)我們用LED制作照明燈具時(shí)，就不是用單個(gè)的LED，而是用多個(gè)，或上百上千個(gè)LED排成陣列接入電路，再者，需要的亮度就不是指示燈所能做到的，而電流大了、小了亮度都要減弱，且會使壽命大打折扣，甚而致于未出廠就壞掉了;因LED的差異性總是存在的，在多個(gè)LED組成的連路中，當(dāng)有幾個(gè)壞掉時(shí)(通常是短路)，會使電流增大而損壞其他的LED。這就是不一致性帶的結(jié)果，也是制約其發(fā)展的因素之一。

三、驅(qū)動電路復(fù)雜成本高、故障率高

a.在電壓匹配方面，LED不象普通的白熾燈泡，可以直接連接220V的交流市電。LED是2--3.伏的低電壓驅(qū)動，必須要設(shè)計(jì)復(fù)雜的變換電路，不同用途的LED燈，要配備不同的電源適配器。

b.在電流供應(yīng)方面，LED的正常工作電流在15mA-18mA，供電電流小于15mA時(shí)LED的發(fā)光強(qiáng)度不夠，而大于20mA時(shí)，發(fā)光了強(qiáng)度也會減弱，同時(shí)發(fā)熱大增，老化加快、壽命縮短，當(dāng)超過40mA時(shí)會很快損壞。為了延長LED照明燈的使用壽命，簡易電源是不能使用的，而常用集成電路電源、電子變壓器、分離元件電源等，但都要設(shè)計(jì)恒流源電路和恒壓源電路供電的方式，大電流驅(qū)動時(shí)，要配大功率管或可控硅器件，另加保護(hù)電路，這樣就使LED的電源供應(yīng)器電路很復(fù)雜，故障率增加。元件成本、生產(chǎn)成本、服務(wù)成本都將升高。而目前LED本身的成本就高，加上電源的成本，這就大大地限制了市場的競爭力與購買群體，LED照明燈的優(yōu)勢大打折扣，這也是制約其發(fā)展與普及的又一關(guān)鍵問題。

四、解決問題的方法與可行性分析：

解決問題的方法可用自復(fù)位過流保護(hù)器WHPTC元件

如果用WHPTC過流保護(hù)器作保護(hù)，將是另外一種結(jié)果，從原理可知，當(dāng)電路的電流超過規(guī)定值時(shí)會訊速的自動保護(hù)，在排除故障后又自動復(fù)位，無需人工更換。對LED而言，電壓的變化不是LED損壞的直接原因，而電流的增大才是LED的真正殺手。顯而易見，利用WHPTC的這個(gè)特性，在LED的電路保護(hù)上具有絕對的優(yōu)勢，讓簡易電源供電變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。實(shí)踐證明，在LED電路出現(xiàn)故障以前就有效保護(hù)了。在簡易電源上，這個(gè)優(yōu)勢特別突出。對如下3圖分析可見，因有了WHPTC后可省去恒流、恒壓電路，

LED的質(zhì)量也提高了。器件成本、生產(chǎn)成本、故障率、服務(wù)成本等，都大大降低。也大大增加了產(chǎn)品的市場競爭力。所以誰先使用WHPTC，誰先占領(lǐng)市場。以上就是LED驅(qū)動的相關(guān)技術(shù)知識，如果要從事相關(guān)行業(yè)，需要設(shè)計(jì)人員有雄厚的知識儲備，還需要積累大量的項(xiàng)目開發(fā)經(jīng)驗(yàn)。