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“所采用的驅動方式,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、按驅動方式可分為兩大類:
(1)恒流式:
a、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。
b、 恒流電路不怕負載短路,但嚴禁負載完全開路。
c、 恒流驅動電路驅動LED是較為理想的,但相對而言價格較高。
d、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:
a、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;
b、穩壓電路不怕負載開路,但嚴禁負載完全短路。
c、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;
d、 亮度會受整流而來的電壓變化影響。
4、針對LED路燈驅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缺點:
整體恒流逐路恒流
優點缺點優點缺點
1. 成本比較低。
2. 電磁兼容容易處理。
3. LED光源板容易設計,可以直接并聯。
4. 整體效率高可以達到90%以上
5. 接線容易,光源板只需要2根導線就可以了。1.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。1.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到85%
4. 接線容易,光源板只需要2根導線就可以了。
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LED和延長LED的壽命,所以逐路恒流才是未來的趨勢。
要達到較高穩定性的恒流源電源,具體有:
4.1 高穩定性,高功率因數。
4.2 長壽命,至少達到5000小時以上。
4.3 較高的整體效率。
4.4 超強的環境適應能力。如工作環境溫度-20-60度雷擊4KV等。
4.5 防水等級要達到IP66以上。
針對以上要求要解決以下問題。
a. 要滿足高功率因數和效率的,LLC效率是比較高的,但是不夠穩定。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比較復雜。準諧振加同步整流相對以上兩種,效率稍微偏低,但穩定性好,方案成熟。所以選擇準諧振加同步整流。
b. 因為準諧振加同步整流的方案不能沒有電解電容。所以在設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防護等級的要求。
5、LED電源的現狀
LED電源也是一個配套產品,目前市場山的電源品質參差不齊,根據現有資料的查詢及項目執行中所碰到的壞燈問題大概分析了LED驅動電源目前存在不足的原因:
a、 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。
b、 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。
c、 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。
d、 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。
e、 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。
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