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led驅(qū)動(dòng)方式選擇與設(shè)計(jì)

作者: 時(shí)間:2013-11-19 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

  LED 的排列方式及LED光源的規(guī)范決定著基本的驅(qū)動(dòng)器要求。LED 驅(qū)動(dòng)器的主要功能就是在一定的工作條件范圍下限制流過(guò)LED 的電流, 而無(wú)論輸入及輸出電壓如何變化。LED驅(qū)動(dòng)器基本的工作電路示意圖如圖1所示,其中所謂的“隔離”表示交流線路電壓與LED(即輸入與輸出)之間沒有物理上的電氣連接,最常用的是采用變壓器來(lái)電氣隔離,而“非隔離”則沒有采用高頻變壓器來(lái)電氣隔離。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/222146.htm

  值得一提的是,在LED 照明設(shè)計(jì)中,AC-DC 電源轉(zhuǎn)換與恒流驅(qū)動(dòng)這兩部分電路可以采用不同配置:

  (1)整體式(integral)配置,即兩者融合在一起,均位于照明燈具內(nèi),這種配置的優(yōu)勢(shì)包括優(yōu)化能效及簡(jiǎn)化安裝等;

  (2)分布式(distributed)配置,即兩者單獨(dú)存在,這種配置簡(jiǎn)化安全考慮,并增加靈活性。

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  如何選擇LED

  如今在市場(chǎng)上典型的LED驅(qū)動(dòng)器包括兩類,即線性驅(qū)動(dòng)器和開關(guān)驅(qū)動(dòng)器;大概的適用范圍見圖2.如電流大于500mA的大電流應(yīng)用采用開關(guān)穩(wěn)壓器,因?yàn)榫€性驅(qū)動(dòng)器限于自身結(jié)構(gòu)原因,無(wú)法提供這樣大的電流;而在電流低于 200mA的低電流應(yīng)用中,通常采用線性穩(wěn)壓器或分離穩(wěn)壓器;而在200至500mA的中等電流應(yīng) 用中,既可以采用線性穩(wěn)壓器,也可以采用開關(guān)穩(wěn)壓器。

led驅(qū)動(dòng)方式選擇與設(shè)計(jì)  開關(guān)穩(wěn)壓器的能效高,且提供極佳的亮度控制。線性穩(wěn)壓器結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單,易于設(shè)計(jì),提供穩(wěn)流及過(guò)流保護(hù),且沒有電磁兼容性(EMC)問(wèn)題。

  在低電流LED應(yīng)用中,電阻型驅(qū)動(dòng)器盡管成本較低且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但這種驅(qū)動(dòng)器在低電壓條件下,正向電流較低,會(huì)導(dǎo)致LED亮度不足,且在負(fù)載突降等瞬態(tài)條件下,LED可能受損;并且電阻是耗能元件,整個(gè)方案的能效較低,見圖3。

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  例如在采用DC-DC電源的LED照明應(yīng)用中,可以采用的LED有電阻型、線性穩(wěn)壓器及開關(guān)穩(wěn)壓器等,基本的應(yīng)用示意圖見圖4。

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  電阻型中,調(diào)整與LED 串聯(lián)的電流檢測(cè)電阻即可控制LED 的正向電流,這種驅(qū)動(dòng)方式易于設(shè)計(jì)、成本低,且沒有電磁兼容(EMC)問(wèn)題,劣勢(shì)是依賴于電壓、需要篩選(binning) LED,且能效較低。

  線性穩(wěn)壓器同樣易于設(shè)計(jì)且沒有EMC 問(wèn)題,還支持電流穩(wěn)流及過(guò)流保護(hù)(fold back),且提供外部電流設(shè)定點(diǎn),不足在于功率耗散問(wèn)題,及輸入電壓要始終高于正向電壓,且能效不高。開關(guān)穩(wěn)壓器通過(guò)PWM 控制模塊不斷控制開關(guān)(FET)的開和關(guān),進(jìn)而控制電流的流動(dòng)。

  開關(guān)穩(wěn)壓器具有更高的能效,與電壓無(wú)關(guān),且能控制亮度,不足則是成本相對(duì)較高,復(fù)雜度也更高,且存在電磁干擾(EMI)問(wèn)題。LED DC-DC 開關(guān)穩(wěn)壓器常見的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括降壓(Buck)、升壓(Boost)、降壓-升壓(Buck-Boost)或單端初級(jí)電感轉(zhuǎn)換器(SEPIC)等不同類型。

  其中,所有工作條件下最低輸入電壓都大于LED 串最大電壓時(shí)采用降壓結(jié)構(gòu),如采用24 Vdc 驅(qū)動(dòng)6 顆串聯(lián)的LED;與之相反,所有工作條件下最大輸入電壓都小于最低輸出電壓時(shí)采用升壓結(jié)構(gòu),如采用12 Vdc 驅(qū)動(dòng) 6 顆串聯(lián)的LED;而輸入電壓與輸出電壓范圍有交迭時(shí)可以采用降壓-升壓或SEPIC 結(jié)構(gòu),如采用12 Vdc 或12 Vac 驅(qū)動(dòng) 4 顆串聯(lián)的LED,但這種結(jié)構(gòu)的成本及能效最不理想。

  LED驅(qū)動(dòng)器標(biāo)準(zhǔn)

  LED 驅(qū)動(dòng)器本身也在不斷演進(jìn), 著重于進(jìn)一步提高能效、 增加功能及功率密度。 美國(guó)“能源之星”的固態(tài)照明規(guī)范提出的是照明器具級(jí)的能效限制,涉及包括功率因數(shù)在內(nèi)的特定產(chǎn)品要求。而歐盟的IEC 61347-2-13 (5/2006)標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)采用直流或交流供電的LED模塊的要求包括:

  1)最大安全特低電壓(SELV)工作輸出電壓≤25 Vrms (35.3 Vdc)

  2)不同故障條件下“恰當(dāng)”/安全的工作

  3)故障時(shí)不冒煙或易燃

  此外,ANSI C82.xxx LED 驅(qū)動(dòng)器規(guī)范仍在制定之中。而在安全性方面,需要遵從UL、CSA 等標(biāo)準(zhǔn),如UL1310 (Class 2)、UL 60950、UL1012.此外,LED 照明設(shè)計(jì)還涉及到產(chǎn)品壽命周期及可靠性問(wèn)題。  LED驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)5大技巧要領(lǐng)


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