LED驅(qū)動(dòng)電源發(fā)展趨勢(shì)
(1)LED的特點(diǎn)開發(fā)一系列恒壓恒流控制電子電路,利用集成電路技術(shù)將每顆LED的輸入電流控制在最佳電流值,使得LED能獲得穩(wěn)定的電流,并產(chǎn)生最高的輸出光通量。LED驅(qū)動(dòng)電源在輸入電壓和環(huán)境溫度等因素發(fā)生變動(dòng)的情況下最好能控制LED電流的大小。
(1)LED的特點(diǎn)開發(fā)一系列恒壓恒流控制電子電路,利用集成電路技術(shù)將每顆LED的輸入電流控制在最佳電流值,使得LED能獲得穩(wěn)定的電流,并產(chǎn)生最高的輸出光通量。LED驅(qū)動(dòng)電源在輸入電壓和環(huán)境溫度等因素發(fā)生變動(dòng)的情況下最好能控制LED電流的大小。
(2)LED驅(qū)動(dòng)電源具有智能控制功能,使LED的負(fù)載電流能夠在各種因素的影響下都能控制在預(yù)先設(shè)計(jì)的水平上。當(dāng)負(fù)載電流因各種因素而產(chǎn)生變化時(shí),初級(jí)控制IC可以通過控制開關(guān)使負(fù)載電流回到初始設(shè)計(jì)值上。
(3)在控制電路電路設(shè)計(jì)方面,要向集中控制,標(biāo)準(zhǔn)模塊化,系統(tǒng)可擴(kuò)展性三方面發(fā)展。
(4)在目前LED光效和光通量有限的情況下,充分發(fā)揮LED色彩多樣性的特點(diǎn),開發(fā)變色LED燈飾的控制電路。
LED驅(qū)動(dòng)電源目前存在不足
主要原因有以下幾點(diǎn):
主要原因有以下幾點(diǎn):
(1) 生產(chǎn)LED照明及相關(guān)產(chǎn)品的公司的技術(shù)人員對(duì)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(píng)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)企業(yè)都是從普通的開關(guān)電源轉(zhuǎn)型過來做LED電源,對(duì)LED的特點(diǎn)及使用認(rèn)識(shí)還不夠;
(3) 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);
(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(jià)格就偏高,而且元器件供應(yīng)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(hù)等問題都沒有一一解決。
面臨挑戰(zhàn)
第一:提高壽命,延長(zhǎng)燈具使用時(shí)間。驅(qū)動(dòng)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;
第二:提高效率,提高燈具的光效。LED驅(qū)動(dòng)器應(yīng)挑戰(zhàn)更高的轉(zhuǎn)換效率,尤其是在驅(qū)動(dòng)大功率LED時(shí)更是如此,因?yàn)樗形醋鳛楣廨敵龅墓β识甲鳛闊崃亢纳,電源轉(zhuǎn)換效率的過低,影響了LED節(jié)能效果的發(fā)揮;
第三:降低成本,提高可購買性。目前在功率較小(1-5W)的應(yīng)用場(chǎng)合,恒流驅(qū)動(dòng)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(chǎng)推廣。
電源設(shè)計(jì)
LED驅(qū)動(dòng)電源設(shè)計(jì)并不難,但一定要心中有數(shù)。只要做到調(diào)試前計(jì)算,調(diào)試時(shí)測(cè)量,調(diào)試后老化,相信誰都可以搞好LED。
1、LED電流大小
大家都知道LEDripple過大的話,LED壽命會(huì)受到影響,影響有多大,但目前沒有具體的指標(biāo)。
2、芯片發(fā)熱
這主要針對(duì)內(nèi)置電源調(diào)制器的高壓驅(qū)動(dòng)芯片,降低芯片的功耗,不要引入額外的功耗,做好散熱。
3、功率管發(fā)熱
關(guān)于這個(gè)問題,也見到過有人在論壇發(fā)過貼。功率管的功耗分成兩部分,開關(guān)損耗和導(dǎo)通損耗。LED市電驅(qū)動(dòng)應(yīng)用,開關(guān)損害要遠(yuǎn)大于導(dǎo)通損耗。開關(guān)損耗與功率管的cgd和cgs以及芯片的驅(qū)動(dòng)能力和工作頻率有關(guān),所以要解決功率管的發(fā)熱可以從以下幾個(gè)方面解決:
A、不能片面根據(jù)導(dǎo)通電阻大小來選擇MOS功率管,因?yàn)閮?nèi)阻越小,cgs和cgd電容越大。
B、剩下的就是頻率和芯片驅(qū)動(dòng)能力了,這里只談?lì)l率的影響。頻率與導(dǎo)通損耗也成正比,所以功率管發(fā)熱時(shí),首先要想想是不是頻率選擇的有點(diǎn)高。當(dāng)頻率降低時(shí),為了得到相同的負(fù)載能力,峰值電流必然要變大或者電感也變大,這都有可能導(dǎo)致電感進(jìn)入飽和區(qū)域。如果電感飽和電流夠大,可以考慮將CCM(連續(xù)電流模式)改變成DCM(非連續(xù)電流模式),這樣就需要增加一個(gè)負(fù)載電容了。
4、工作頻率降頻
降頻主要由兩個(gè)方面導(dǎo)致。輸入電壓和負(fù)載電壓的比例小、系統(tǒng)干擾大。對(duì)于前者,注意不要將負(fù)載電壓設(shè)置的太高,雖然負(fù)載電壓高,效率會(huì)高點(diǎn)。對(duì)于后者,可以嘗試以下幾個(gè)方面:a、將最小電流設(shè)置的再小點(diǎn);b、布線干凈點(diǎn),特別是sense這個(gè)關(guān)鍵路徑;c、將電感選擇的小點(diǎn)或者選用閉合磁路的電感;d、加RC低通濾波吧,這個(gè)影響有點(diǎn)不好,C的一致性不好,偏差有點(diǎn)大,不過對(duì)于照明來說應(yīng)該夠了。
5、電感或者變壓器的選擇
鑒于大功率發(fā)光二極管工作電壓僅為3V,通過全橋整流將220V交流電變成直流電,在全橋上的電壓降約為1.8V,只驅(qū)動(dòng)一只發(fā)光二極管工作的電能 利用效率僅為60%。必須把3只以上發(fā)光二極管串聯(lián)起來工作,才能使總的電能利用效率超過80%。
根據(jù)3基色合成白光原理,將紅、綠、藍(lán)3只1W大功率發(fā)光二極管串聯(lián)起來工作,就可以獲得相當(dāng)于3W發(fā)白光的LED所達(dá)到的亮度 。同時(shí)還可以組合出6種彩色光線,滿足人們對(duì)變換彩光的喜好。
注意事項(xiàng)
根據(jù)電網(wǎng)的用電的特點(diǎn),led特性的要求以及相關(guān)LED產(chǎn)品,在選擇LED驅(qū)動(dòng)電源時(shí)要考慮到以下幾點(diǎn):
總體原則
a、根據(jù)LED電流和電壓特點(diǎn),比較理想的是使用恒流驅(qū)動(dòng)。它能避免LED正向電壓的改變而引起電流變動(dòng),同時(shí)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(jì)良好的散熱系統(tǒng)。從而降低LED工作的環(huán)境溫度。
c、為了保證LED產(chǎn)品的整體壽命,必須將LED的結(jié)溫控制在一定的范圍內(nèi),也就是要控制好LED產(chǎn)品的工作環(huán)境溫度。
1 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。
2 高效率
LED是節(jié)能產(chǎn)品,驅(qū)動(dòng)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?yàn)長(zhǎng)ED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。對(duì)延緩LED的光衰有利。
3 恒流驅(qū)動(dòng)方式
為了配合LED的伏安特性,所以LED電源必須使用恒流驅(qū)動(dòng)的方式。
4 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,電網(wǎng)負(fù)載的啟停和雷擊都會(huì)對(duì)電源有沖擊。因此LED驅(qū)動(dòng)電源的輸入端要有抑制浪涌的保護(hù)電路,避免開關(guān)瞬間損壞LED。
5 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結(jié)溫度過高。
6 LED電源壽命
要提高LED驅(qū)動(dòng)電源壽命,就需要從多方面來改善:使用較高壽命的電容,提高電源效率,做好電源的散熱功能,優(yōu)化燈具的散熱設(shè)計(jì)。LED電源屬于開關(guān)電源,開關(guān)電源的質(zhì)量與可靠性取決于其電路設(shè)計(jì),生產(chǎn)工藝,及器件的質(zhì)量。電解電容是大功率開關(guān)電源中必不可少的組成部分。 而開關(guān)電源的正常工作壽命要取決于電源所使用的電解電容的壽命,電解電容的壽命又取決于電容本身的壽命及工作溫度,電解電容在不同的溫度下其工作壽命差異很大。
7 工作環(huán)境
由于各個(gè)地方環(huán)境的不同,要著重考慮LED燈具工作場(chǎng)所的環(huán)境,如:溫度、濕度、安裝位置等。
考慮到電源的工作方式,如果不加軟啟動(dòng)電路,通電瞬間,輸出會(huì)有一個(gè)電壓尖峰。為更好的保護(hù)LED,所以需要加軟啟動(dòng)電路。這一點(diǎn)正是驅(qū)動(dòng)電源穩(wěn)定性的一個(gè)關(guān)鍵因素。