LED驱动
由于LED是特性敏感的半导体器件,又具有负温度特性,因而在应用过程中需要对其进行稳定工作状态和保护,从而产生了驱动的概念。LED器件对驱动电源的要求近乎于苛刻,LED不像普通的白炽灯泡,可以直接连接220V的交流市电。LED是2~3伏的低电压驱动,必须要设计复杂的变换电路,不同用途的LED灯,要配备不同的电源适配器。国际市场上国外客户对LED驱动电源的效率转换、有效功率、恒流精度、电源寿命、电磁兼容的要求都非常高,设计一款好的电源必须要综合考虑这些因数,因为电源在整个灯具中的作用就好比像人的心脏一样重要。
用LED作为显示器或其他照明设备或背光源时,需要对其进行恒流驱动,主要原因是:
1. 避免驱动电流超出最大额定值,影响其可靠性。
2. 获得预期的亮度要求,并保证各个LED亮度、色度的一致性。
LED驱动的原理
正向压降(VF)和正向电流的(IF)关系曲线,由曲线可知,当正向电压超过某个阈值(约2V),即通常所说的导通电压之后,可近似认为,IF与VF成正比。见表是当前主要超高亮LED的电气特性。由表可知,当前超高亮LED的最高IF可达1A,而VF通常为2~4V。
由 于LED的光特性通常都描述为电流的函数,而不是电压的函数,光通量(φV)与IF的关系曲线,因此,采用恒流源驱动可以更好地控制亮度。此外,LED的 正向压降变化范围比较大(最大可达1V以上),而由上图中的VF-IF曲线可知,VF的微小变化会引起较大的,IF变化,从而引起亮度的较大变化。所以, 采用恒压源驱动不能保证LED亮度的一致性,并且影响LED的可靠性、寿命和光衰。因此,超高亮LED通常采用恒流源驱动。
LED的温度与光通量(φV)关系曲线,由下图可知光通量与温度成反比,85℃时的光通量是25℃时的一半,而一40℃时光输出是25℃时的1.8倍。温度的变化对LFD的波长也有一定的影响,因此,良好的散热是LED保持恒定亮度的保证。
LED驱动
根据电网的用电规则和LED驱动电源的特性要求,在选择和设计LED驱动电源时要考虑到以下几点:
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构,尤为重要。因为LED的发光效率随着LED温度的升高而下降,所以LED的散热非常重要。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,但晚上大家点灯,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.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LED驱动电源要有抑制浪涌的侵入,保护LED不被损坏的能力。
5.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,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。
6.防护方面。灯具外安装型,电源结构要防水、防潮,外壳要耐晒。
7.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。
8.驱动电源的寿命要与LED的寿命相适配。
9.要符合安规和电磁兼容的要求。
LED驱动电源目前存在不足的原因
(1) 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;
(2) 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;
(3)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;
(4) 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;
(5) 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。
总之,本文已详细的介绍了LED驱动的内容,随着全球倡导绿色照明以及节能的迫切需求LED的应用也日益得广泛起来,因此LED驱动电源的性能将越来越适合LED的要求。在我看来,LED驱动今后的发展方向会得到大家好的青睐的!
相关链接:
齐聚国内外400余品牌 西部最大LED照明专业展圆满闭幕
http://www.cntronics.com/opto-art/80020703
高频LLC转换器关键特性介绍
http://www.cntronics.com/cp-art/80020687
高性能、高度集成、软开关降压稳压器平台
http://www.cntronics.com/cp-art/80020686