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?三種常用的LED驅(qū)動電源詳解

文章出處:電源 責任編輯:上海意泓電子科技有限責任公司 發(fā)表時間:
2018
05-19

一、什么是LED驅(qū)動電源


LED驅(qū)動電源就是把電源供應轉(zhuǎn)換為特定的電壓電流以驅(qū)動LED發(fā)光的電源轉(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,有防水鋁殼驅(qū)動電源,質(zhì)量好的話不容易壞,減少維修次數(shù)。

  

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)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,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(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.高功率因數(shù)功率因數(shù)是電網(wǎng)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(wǎng)的影響不大,但晚上大家點燈,同類負載太集中,會對電網(wǎng)產(chǎn)生較嚴重的污染。對于30瓦~40瓦的LED驅(qū)動電源,據(jù)說不久的將來,也許會對功率因數(shù)方面有一定的指標要求。

  

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(lián)或并聯(lián)運行。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(wǎng)負載的啟甩和雷擊的感應,從電網(wǎng)系統(tǒng)會侵入各種浪涌,有些浪涌會導致LED的損壞。因此LED驅(qū)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(guī)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(jié)構(gòu)要防水、防潮,外殼要耐曬。

  

8.驅(qū)動電源的壽命要與LED的壽命相適配。

  

9.要符合安規(guī)和電磁兼容的要求。



LED驅(qū)動電源的不足


LED驅(qū)動電源目前存在不足的原因:


1) 生產(chǎn)LED照明及相關(guān)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;


2) 大部分LED電源生產(chǎn)都是從普通的開關(guān)電源轉(zhuǎn)型過來做LED電源,對LED的特點及使用認識還不夠;


3) 關(guān)于LED的標準幾乎沒有,大部分都是參考開關(guān)電源和電子整流器的標準;


4) 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,而且元器件供應商也不太配合;


5) LED電源的穩(wěn)定性:寬電壓輸入,高溫和低溫工作,過溫、過壓保護等問題都沒有一一解決。


LED驅(qū)動電源的發(fā)展方向

  

1、提高驅(qū)動電源的壽命

  

LED很重要的優(yōu)點之一是使用壽命長,約為3萬~10萬小時。傳統(tǒng)的LED驅(qū)動電源中含有電解電容,而電解電容的壽命比較短,約為5,000小時,這是制約LED驅(qū)動電源壽命的主要原因,因此在LED驅(qū)動電源中應盡可能不采用電解電容。

  

2、提高驅(qū)動電源的輸入功率因數(shù),減小總諧波失真美國能源部發(fā)布的“能源之星”(ENERGYSTAR)固態(tài)照明文件中規(guī)定:任何功率等級都需要強制進行功率因數(shù)校正。這一標準適用于一系列的產(chǎn)品,如臺燈、柜櫥照明燈等等。其中,家庭住宅照明的LED驅(qū)動電源的功率因數(shù)必須大于0.7,商業(yè)照明中必須大于0.9。IEC61000-3-2諧波含量標準規(guī)定在大于25W功率等級的照明中應滿足總諧波失真(Total Harmonic DistorTIon,THD)小于35%,功率因數(shù)不小于0.7。這些標準的出臺,對于LED照明的驅(qū)動電源的設(shè)計提出了更高的要求。

  

3、減小驅(qū)動電源的體積

  

LED本身比較小巧,這對于便攜式產(chǎn)品非常有利。LED的驅(qū)動電源也應該盡量小巧,使其能夠順利裝入LED燈座。在設(shè)計過程中,應盡量減小驅(qū)動電源的體積。 [5]

  

4、提高驅(qū)動電源的可靠性

  

在LED工作過程中,溫度變高、器件老化等非人為因素會對LED本體造成致命的損壞。因此在LED驅(qū)動電源中應該加入過壓保護、過流保護等保護電路,對意外事故進行應急處理,保證LED本體的安全工作。


三種常用的LED驅(qū)動電源詳解


1、開關(guān)恒流源

  

采用變壓器將高壓變?yōu)榈蛪?,并進行整流濾波,以便輸出穩(wěn)定的低壓直流電。開關(guān)恒流源又分隔離式電源和非隔離式電源,隔離是指輸出高低電壓隔離,安全性非常高,所以對外殼絕緣性要求不高。非隔離安全性稍差,但成本也相對低,傳統(tǒng)節(jié)能燈就是采用非隔離電源,采用絕緣塑料外殼防護。開關(guān)電源的安全性相對較高(一般是輸出低壓),性能穩(wěn)定,缺點是電路復雜、價格較高。開關(guān)電源技術(shù)成熟,性能穩(wěn)定,是目前LED照明的主流電源。


  圖1:開關(guān)恒流隔離式日光燈管電源

  圖2:開關(guān)恒流隔離電源原理圖

  圖3:開關(guān)恒流源電源

  圖4:開關(guān)恒流非隔離電源原理圖


2、線性IC電源

  

采用一個IC或多個IC來分配電壓,電子元器件種類少,功率因數(shù)、電源效率非常高,不需要電解電容,壽命長,成本低。缺點是輸出高壓非隔離,有頻閃,要求外殼做好防觸電隔離保護。市面上宣稱無(去)電解電容,超長壽命的,均是采用線性IC電源。IC驅(qū)電源具有高可靠性,高效率低成本優(yōu)勢,是未來理想的LED驅(qū)動電源。


  圖5:線性IC電源

  圖6:線性IC電源原理圖


3、阻容降壓電源

  

采用一個電容通過其充放電來提供驅(qū)動電流,電路簡單,成本低,但性能差,穩(wěn)定性差,在電網(wǎng)電壓波動時及容易燒壞LED,同時輸出高壓非隔離,要求絕緣防護外殼。功率因數(shù)低,壽命短,一般只適于經(jīng)濟型小功率產(chǎn)品(5W以內(nèi))。功率高的產(chǎn)品,輸出電流大,電容不能提供大電流,否則容易燒壞,另外國家對高功率燈具的功率因數(shù)有要求,即7W以上的功率因數(shù)要求大于0.7,但是阻容降壓電源遠遠達不到(一般在0.2-0.3之間),所以高功率產(chǎn)品不宜采用阻容降壓電源。市場上,要求不高的低端型的產(chǎn)品,幾乎全部是采用阻容降壓電源,另外,一些高功率的便宜的低端產(chǎn)品,也是采用阻容降壓電源。

  圖7:阻容降壓電源

  圖8:阻容降壓電源原理圖


幾種電源成本性能比較

  

以3W小球泡和16W日光燈管為例,各種電源成本比較:

  

可見,不同類別的電源,其成本差異是非常大的,其中過認證的開關(guān)隔離源最貴,阻容降壓電源最便宜。

  

各類電源性能之比較:

  

在中高端市場,開關(guān)恒流非隔離電源仍是市場的主流電源,廠家一般會在結(jié)構(gòu)設(shè)計上進行防高壓隔離。而在低端市場,大部份廠家是采用阻容降壓電源,也有部分廠家采用線性IC電源(要求廠家有一定的設(shè)計能力)。

  

采用不同的電源,產(chǎn)品的性能及價格是不一樣的,我們應該根據(jù)不同的市場選用不同的產(chǎn)品。

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