LED驅動電源，你了解多少？

文章來源:恒光電器

發布時間:2014-03-11

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 LED驅動電源是把電源供應轉換為特定的電壓電流以驅動LED發光的電壓轉換器，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。下面就為初入該行的業者提供一些LED驅動電源的相關知識。

　　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“改采用的驅動方式，LED串聯或并聯運行。它的優點是成本低一點，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；要符合安規和電磁兼容的要求。
3、按驅動方式分類
（1）恒流式
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；
恒流電路不怕負載短路，但嚴禁負載完全開路；
恒流驅動電路驅動LED是較為理想的，但相對而言價格較高；
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）穩壓式
當穩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；
穩壓電路不怕負載開路，但嚴禁負載完全短路；
以穩壓驅動電路驅動LED，每串需要加上合適的電阻方可使每串LED顯示亮度平均；
亮度會受整流而來的電壓變化影響。
4、整體恒流和逐路恒流工作方式優缺點
與整體恒流相較，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。
5、LED電源的不足
LED驅動電源目前存在不足的原因：
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；
大部分LED電源生產企業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；
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；
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；
LED電源的穩定性：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；
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；
是LED驅動器應挑戰更高的轉換效率，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節能效果的發揮；
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。

　　LED驅動電源的兩大分類
LED驅動電源是把電源供應轉換為特定的電壓電流以驅動LED發光的電壓轉換器，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。
由于各種規格不同的LED電源的性能和轉換效率各不相同，所以選擇合適、高效的LED專用電源，才能真正展露出LED光源高效能的特性。因為低效率的LED電源本身就需要消耗大量電能，所以在給LED供電的過程中就無法凸顯LED的節能特點。總之，LED電源在LED工作中的穩定性、節能性、壽命長短，具備重要的作用。
LED的電源有哪些分類呢？
一、LED電源按驅動方式可以分為兩大類：
A.穩壓式：
1、穩壓電路確定各項參數后，輸出的是固定電壓，輸出的電流卻隨著負載的增減而變化
2、穩壓電路雖然不怕負載開路，但是嚴禁負載完全短路
3、整流后的電壓變化會影響LED的亮度
4、要使每串以穩壓電路驅動LED顯示亮度均勻，需要加上合適的電阻才可以
B. 恒流式：
1、恒流驅動電路驅動LED是很理想的，缺點就是價格較高
2、恒流電路雖然不怕負載短路，但是嚴禁負載完全開路
3、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
4、 要限制LED的使用數量，因為它有最大承受電流及電壓值
二、LED電源按電路結構可以分為六類：
1、常規變壓器降壓：
這種電源的優點是體積小，不足之處是重量偏重、電源效率也很低，一般在45%~60%，因為可靠性不高，所以一般很少用。
2、電容降壓：
這種方式的LED電源容易受電網電壓波動的影響，電源效率低，不宜LED在閃動時使用，因為電路通過電容降壓，在閃動使用時，由于充放電的作用，通過LED的瞬間電流極大，容易損壞芯片。
3、電子變壓器降壓：
這種電源結構不足之處是轉換效率低，電壓范圍窄，一般180~240V，波紋干擾大。
4、電阻降壓：
這種供電方式電源效率很低，而且系統的可靠也較低。因為電路通過電阻降壓，受電網電壓變化的干擾較大，不容易做成穩壓電源，并且降壓電阻本身還要消耗很大部分的能量。
5、RCC降壓式開關電源：
這種方式的LED電源優點是穩壓范圍比較寬、電源效率比較高，一般可在70%~80%，應用較廣。缺點主要是開關頻率不易控制，負載電壓波紋系數較大，異常情況負載適應性差。 
6、PWM控制式開關電源：
目前來說，PWM控制方式設計的LED電源是比較理想的，因為這種開關電源的輸出電壓或電流都很穩定。電源轉換效率極高，一般都可以高達80%~90%，并且輸出電壓、電流十分穩定。這種方式的LED電源主要由四部分組成它們分別是：輸入整流濾波部分、輸出整流濾波部分、PWM穩壓控制部分、開關能量轉換部分。而且這種電路都有完善的保護措施，屬于高可靠性電源。

　　LED驅動電源九大性能特點要求
據電網的用電規則和LED驅動電源的特性要求，在選擇和設計LED驅動電源時要考慮到以下九大性能特點要求：
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是節能產品，驅動電源的效率要高。對于電源安裝在燈具內的結構，尤為重要。因為LED的發光效率隨著LED溫度的升高而下降，所以LED的散熱非常重要。電源的效率高，它的耗損功率小，在燈具內發熱量就小，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，但晚上大家點燈，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，LED串聯或并聯運行。它的優點是成本低一點，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。
7．防護方面 燈具外安裝型，電源結構要防水、防潮，外殼要耐曬。
8．驅動電源的壽命要與LED的壽命相適配。
9．要符合安規和電磁兼容的要求。
隨著LED的應用日益廣泛，LED驅動電源的性能將越來越適合LED的要求。
確定LED驅動電源質量的七大原則
1、放棄4路以上輸出，發展單路或兩路輸出，放棄大電流和超大電流，發展小電流。
輸出路數越多越復雜，不同出路之間的電流干擾解決起來成本很高，如不解決則故障率較高。另外輸出路數越多則總輸出電流也就越大，而電流是發熱的主要原因，電壓本身不直接導致發熱，簡單來說發熱量與電流的平方成正比，也就是說電流增加到原來的2倍的話，發熱量將增加到原來的4倍，電流增加到原來3倍，發熱量將增加到原來9倍。綜上所述，單路或兩路輸出的LED燈電源故障率會降低很多。
2、智能控制是LED燈具的優勢之一，而電源是智能控制的關鍵。
智能控制在LED路燈和LED隧道燈照明應用上條件最成熟效果最明顯，智能控制能在不同時間段、根據道路車流密度來實現燈具功率的無級控制，既滿足應用要求，又實現巨大的節能效果，可以為公路主管單位節省大量經費。在隧道照明上的應用不但可以節能，還可以按照隧道外的亮度情況自動調節隧道出入口亮度，給司機提供一個視覺過度階段，以保證駕駛安全。
3、放棄大功率、超大功率，選擇較高穩定性的中小功率電源。
因為功率越大，發熱量越大，里面的零部件也越緊湊，不利于散熱，而溫度正是電源發生故障的罪魁禍首。再者，小功率電源相對來說發展的較為成熟，穩定性和成本方面都有優勢。其實很多大功率電源方案都沒有經過時間驗證及實踐證明，都是匆匆上馬的項目，都是實驗性的產品，因此故障層出不窮。相比之下中小功率電源因發展較早，技術方案要成熟的多。
4、散熱和防護是電源故障的主要外部因素。
不僅電源本身會發熱，燈具也會發熱，這兩種熱源如何合理的散發出去是燈具設計工程師必須考慮的問題，一定要防止熱量的過度集中，形成熱島效應，影響電源壽命。采用分離式電源方案是一個好的選擇。
5、維護的可行性。
電源的故障問題不可能完全避免，成都朝月光電提出了維護簡便性原則。只有把電源的更換做的跟常規照明的光源的更換那么簡便時，才能是用戶用的開心，即便是電源壞了，心情也不會太差，而用戶的心情好壞決定著LED燈廠家的命運。
6、防護性能。
防護問題也很重要，水分的滲透可能引起電源的短路，外殼上的沙塵會影響電源的散熱，暴曬則容易引起高溫和電線及其他元器件的老化，從實際使用中的經驗來看，旋轉接線插頭的故障率較高，多數為漏水造成故障。
7、模塊化設計。
模塊化設計已經成為當今的潮流，必須在模塊電源一體化上想辦法，，如果電源能用插拔的方式解決維護問題，一定會受到用戶的歡迎，同時還需建立接口標準化，讓不同廠家的LED燈電源能夠通用。
總結：LED燈電源最好采用分體式設計，同時注重電源的可靠性與壽命，哪怕增加一點成本，行業資訊，只有站在客戶的角度去設計產品，企業才能得到長久的發展。

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