初學(xué)者必看:LED驅(qū)動電源知識
LED驅(qū)動電源把電源供應(yīng)轉(zhuǎn)換為特定的電壓電流以驅(qū)動LED發(fā)光的電壓轉(zhuǎn)換器,通常情況下:LED驅(qū)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(qū)動電源的輸出則大多數(shù)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(guān)控制器、電感器、開關(guān)元器件(MOSfet)、反饋電阻、輸入濾波器件、輸出濾波器件等等。根據(jù)不同場合要求、還要有輸入過壓保護(hù)電路、輸入欠壓保護(hù)電路,LED開路保護(hù)、過流保護(hù)等電路。
1、LED驅(qū)動電源的特點
(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)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對電網(wǎng)的影響不大,但晚上使用照明量大,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。另一種是直接恒流供電也就是“中科慧寶“所采用的驅(qū)動方式,LED串聯(lián)或并聯(lián)運(yùn)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(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。因此分析“中科慧寶“的驅(qū)動電源在浪涌保護(hù)方面應(yīng)該有一定的欠缺,而至于電源及燈具頻繁更換,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;要符合安規(guī)和電磁兼容的要求。
2、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。
3、針對LED路燈驅(qū)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(shè)計,可以直接并聯(lián)。
4.整體效率高可以達(dá)到90%以上
5.接線容易,光源板只需要2根導(dǎo)線就可以了。
4、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。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(dá)到85%
4.接線容易,光源板只需要2根導(dǎo)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(hù)LED和延長LED的壽命,所以逐路恒流才是未來的趨勢。
要達(dá)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(shù)。
4.2長壽命,至少達(dá)到5000小時以上。
4.3較高的整體效率。
4.4超強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)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(dá)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(shù)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(shù)比較復(fù)雜。準(zhǔn)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(zhǔn)諧振加同步整流。
b.因為準(zhǔn)諧振加同步整流的方案不能沒有電解電容。所以在設(shè)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(hù)等級的要求。
5、LED電源的現(xiàn)狀
LED電源也是一個配套產(chǎn)品,目前市場山的電源品質(zhì)參差不齊,根據(jù)現(xiàn)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(qū)動電源目前存在不足的原因:
a、生產(chǎn)LED照明及相關(guān)產(chǎn)品的公司的技術(shù)人員對開關(guān)電源的了解不夠,做出的電源是可以正常工作,但一些關(guān)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(chǎn)企業(yè)都是從普通的開關(guān)電源轉(zhuǎn)型過來做LED電源,對LED的特點及使用認(rèn)識還不夠。
c、目前關(guān)于LED的標(biāo)準(zhǔn)幾乎沒有,大部分都是參考開關(guān)電源和電子整流器的標(biāo)準(zhǔn)。
d、現(xiàn)在大部分LED電源沒有統(tǒng)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(yīng)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(hù)等問題都沒有一一解決。f、首先是驅(qū)動電路整體壽命,尤其是關(guān)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(qū)動器應(yīng)挑戰(zhàn)更高的轉(zhuǎn)換效率,尤其是在驅(qū)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(zhuǎn)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(yīng)用場合,恒流驅(qū)動電源成本所占的比重已經(jīng)接近1/3,已經(jīng)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(zhì)LED驅(qū)動電源
6.1根據(jù)LED特點,選擇驅(qū)動電源時要注意:
a、根據(jù)LED電流和電壓特點,比較理想的是使用恒流驅(qū)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(yīng)盡量減少電源發(fā)熱和設(shè)計良好的散熱系統(tǒng)。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(nèi)。
6.2根據(jù)電網(wǎng)的用電的特點,LED特性的要求以及相關(guān)LED產(chǎn)品,在選擇LED驅(qū)動電源時要考慮到以下幾點:
a、高可靠性
LED產(chǎn)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(chǎn)品的好壞。特別是LED路燈產(chǎn)品,由于裝在高空,維修不方便,維修的花費(fèi)也大。
b、高效率
LED是節(jié)能產(chǎn)品,驅(qū)動電源也要符合節(jié)能的要求。特別是電源安裝在燈具內(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。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。可延緩LED的光衰有利。
c、恒流驅(qū)動方式
為了配合LED的VI特性,所以LED電源必須使用恒流驅(qū)動的方式。
d、浪涌保護(hù)
LED抗沖擊能力比較差,所以要加強(qiáng)這方面的保護(hù)。特別是一些裝在戶外的產(chǎn)品,由于電網(wǎng)負(fù)載的啟動和雷。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。
e、溫度保護(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芯片溫度負(fù)反饋,防止LED芯片PN節(jié)溫度過高。
f、LED電源壽命
驅(qū)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(hù)LED,所以需要加軟啟動電路。這一點正是驅(qū)動電源穩(wěn)定性的一個關(guān)鍵因素。
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