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LED驱动电源知识


    LED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。

  1、LED驱动电源的特点

  (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,但晚上使用照明量大,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也就是“中科慧宝“所采用的驱动方式,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。因此分析“中科慧宝“的驱动电源在浪涌保护方面应该有一定的欠缺,而至于电源及灯具频繁更换,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;要符合安规和电磁兼容的要求。

  2、按驱动方式可分为两大类:

  (1)恒流式:

  a、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。

  b、恒流电路不怕负载短路,但严禁负载完全开路。

  c、恒流驱动电路驱动LED是较为理想的,但相对而言价格较高。

  d、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。

  (2)稳压式:

  a、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;

  b、稳压电路不怕负载开路,但严禁负载完全短路。

  c、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;

  d、亮度会受整流而来的电压变化影响。

  3、针对LED路灯驱动电源目前市场上恒流源电源分为:整体恒流和逐路恒流两种这两种工作方式各有优缺点:

  整体恒流逐路恒流

  优点缺点优点缺点

  1.成本比较低。

  2.电磁兼容容易处理。

  3.LED光源板容易设计,可以直接并联。

  4.整体效率高可以达到90%以上

  5.接线容易,光源板只需要2根导线就可以了。

        4、对LED的VF值一致性要求很高,否则会造成电流不平衡,从而损毁。对LED的VF一致性要求不高,而且每一路电流很平均。LED工作比较可靠。

        1.成本比较高。

  2.电磁兼容不容易处理。

  3.整体效率不高最高达到85%

  4.接线容易,光源板只需要2根导就可以了。

  从以上对比可也看出,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。

  要达到较高稳定性的恒流源电源,具体有:

  4.1高稳定性,高功率因数。

  4.2长寿命,至少达到5000小时以上。

  4.3较高的整体效率。

  4.4超强的环境适应能力。如工作环境温度-20-60度雷击4KV等。

  4.5防水等级要达到IP66以上。

  针对以上要求要解决以下问题。

  a.要满足高功率因数和效率的,LLC效率是比较高的,但是不够稳定.因为它是靠变压器的漏感谐振工作的。正激加同步整流效率也比较高,但目前正激同步整流技术比较复杂。准谐振加同步整流相对以上两种,效率稍微偏低,但稳定性好,方案成熟。所以选择准谐振加同步整流。

  b.因为准谐振加同步整流的方案不能没有电解电容。所以在设计和元器件选择余量比较大,寿命较高的电解电容。同时,为满足工作环境的要求,所使用的元器件至少要选用-20-105度的耐温。

  c.在输入端为满足电磁兼容和雷击等要求,需要加防雷击电路和EMC滤波电路。一些高频的地方还要做屏蔽处理。

  d.电源的采用灌胶处理,以满足IP防护等级的要求。

  5、LED电源的现状

  LED电源也是一个配套产品,目前市场山的电源品质参差不齐,根据现有资料的查询及项目执行中所碰到的坏灯问题大概分析了LED驱动电源目前存在不足的原因:

  a、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。

  b、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。

  c、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。

  d、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。

  e、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。f、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。

  g、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。

  h、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。

  6、如何选择高品质LED驱动电源

  6.1根据LED特点,选择驱动电源时要注意:

  a、根据LED电流和电压特点,比较理想的是使用恒流驱动。它能避免LED正向电压的改变而引起电流变动,同时恒定的电流使LED的亮度稳定。

  b、另外,LED光通量与温度成反比,所以使用中应尽量减少电源发热和设计良好的散热系统。从而降低LED的工作的温度。

  c、为了保证LED的整体寿命必须将LED的节温控制在一定的范围内。

  6.2根据电网的用电的特点,LED特性的要求以及相关LED产品,在选择LED驱动电源时要考虑到以下几点:

  a、高可靠性

  LED产品主要是有LED芯片和电源,散热外壳,控制电路等组成。其中LED电源的好坏直接影响了产品的好坏。特别是LED路灯产品,由于装在高空,维修不方便,维修的花费也大。

  b、高效率

  LED是节能产品,驱动电源也要符合节能的要求。特别是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。电源的效率高,它的耗损功率小,在灯具内发热量就小,也就降低了灯具的溫升。可延缓LED的光衰有利。

  c、恒流驱动方式

  为了配合LED的VI特性,所以LED电源必须使用恒流驱动的方式。

  d、浪涌保护

  LED抗冲击能力比较差,所以要加强这方面的保护。特别是一些装在户外的产品,由于电网负载的启动和雷。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。

  e、温度保护功能

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

  f、LED电源寿命

  驱动电源的寿命尽最大努力与LED芯片的寿命相配和。

  g、.工作环境问题:

  由于各个地方的环境的不同要着重考虑LED灯具所工作场所的环境如:温度、湿度、安装位置等。

  h、软启动电路

  考虑到电源的工作方式,如果不加软启动电路,通电瞬间,输出会有一个电压尖峰。为更好的保护LED,所以需要加软启动电路。这一点正是驱动电源稳定性的一个关键因素。

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