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LED照明工程百科
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LED驱动电源贡献者:卫小多我要举报

    目前LED均采用直流驱动,因此在市电与LED之间需要加一个电源适配器即LED驱动电源。它的功能是把交流市电转换成合适LED的直流电。根据电网的用电规则和LED的驱动特性要求,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,也就降低了灯具的溫升。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30~40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.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。

 

  5.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。

 

  6.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。

 

  7.防护方面    灯具外安装型,电源结构要防水、防潮,外壳要耐晒。

 

  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。

 

  随着LED的应用日益广泛,LED驱动电源的性能将越来越适合LED的要求。

LED由于环保、寿命长、光电效率高等众多优点,近年来在各行业应用得以快速发展,LED的驱动电源成了关注热点,理论上,LED的使用寿命在10万小时以上,但在实际应用过程中,由于驱动电源的设计及驱动方式选择不当,使LED极易损坏。

  我们设计LED驱动电源时,有必要知道LED电流、电压特性,由于LED的生产厂家及LED规格不同,电流、电压特性均有差异。现以白光LED典型规格为例,按照LED的电流、电压变化规律,一般应用正向电压为3.0-3.6V左右,典型值电压为3.3V,电流为20mA,当加于LED两端的正向电压超过3.6V后,正向电压很小的增加,LED的正向电流都有可能会成倍增涨,使LED发光体温升过快,从而加速LED光衰减,使LED的寿命缩短,严重时甚至烧坏LED。根据LED的电压、电流变化特性,对驱动电源的设计提出严格要求。

  当前很多厂家生产的LED灯类产品(比如护栏、灯杯、投射灯),采用阻、容降压,然后加上一个稳压二极管稳压,向LED供电,这样驱动LED的方式存在极大缺陷,首先是效率低,在降压电阻上消耗大量电能,甚至有可能超过LED所消耗的电能,且无法提供大电流驱动,因为电流越大,消耗在降压电阻上的电能就越大,所以很多产品的LED不敢采用并联方式,均采用串联方式降低电流。其次是稳定电压的能力极差,无法保证通过LED电流不超过其正常工作要求,设计产品时都会采用降低LED两端电压来供电驱动,这样是以降低LED亮度为代价的。采用阻、容降压方式驱动LEDLED的亮度不能稳定,当供电电源电压低时,LED的亮度变暗,供电电源电压高时,LED的亮度变亮些。阻、容降压方式驱动LED的最大优势是成本低。

  根据LED电流、电压变化特点,采用恒压驱动LED是可行的,虽然常用的稳压电路,存在稳压精度不够和稳流能力较差的缺点,但在某些产品的应用上可能过精确设计,其优势仍然是其它驱动方式无法取代的。

  采用恒流驱动方式,是比较理想的LED驱动方式,它能避免LED正向电压的改变而引起电流变动,同时恒定的电流使LED的亮度稳定。因此众多厂家选用恒流方式驱动LED

还有一种LED驱动方式是可行的,它即不恒压,也不恒流,但通过电路的设计,当LED正向电压升高时,使驱动电流减小,保证了LED产品的安全。当然正向电压的升高只能在LED承受范围,过高也会损坏LED

  理想的LED驱动方式是采用恒压、恒流。但驱动器的成本增加。其实每种驱动方式均有优、缺点,根据LED产品的要求、应用场合,合理选用LED驱动方式,精确设计驱动电源成为关键。LED虽然在节能方面比普通光源的效率高,但是LED光源却不能像一般的光源一样可以直接使用公用电网电压,它必须配有专用电压转换设备,提供能够满足LED额定的电压和电流,才能使LED正常工作,也就所谓谓的LED专用电源.

  但由于各种规格不同的LED电源的性能和转换效率各不相同,所以选择合适、高效的LED专用电源,才能真正展露出LED光源高效能的特性.因为低效率的LED电源本身就需要消耗大量电能,所以在给LED供电的过程中就无法凸显LED的节能特点.总之,LED电源在LED工作中的稳定性、节能性、寿命长短,具备重要的作用.

 

 LED的电源有哪些分类呢?

 

一、LED电源按驱动方式可以分为两大类:

A. 恒流式:

1、恒流驱动电路驱动LED是很理想的,缺点就是价格较高.

2、恒流电路虽然不怕负载短路,但是严禁负载完全开路.

3、恒流驱动电路输出的电流是恒定的,而输出的直流电压却随着负载阻值的大小不同在一定范围内变化.

4 要限制LED的使用数量,因为它有最大承受电流及电压值.

B.稳压式:

1、稳压电路确定各项参数后,输出的是固定电压,输出的电流却随着负载的增减而变化.

2、稳压电路虽然不怕负载开路,但是严禁负载完全短路.

3、整流后的电压变化会影响LED的亮度.

4、要使每串以稳压电路驱动LED显示亮度均匀,需要加上合适的电阻才可以.

 

二、LED电源按电路结构可以分为六类:

1、常规变压器降压:

这种电源的优点是体积小,不足之处是重量偏重、电源效率也很低,一般在45%~60%,因为可靠性不高,所以一般很少用.

2、电子变压器降压:

这种电源结构不足之处是转换效率低,电压范围窄,一般180~240V,波纹干扰大.

3、电容降压:

这种方式的LED电源容易受电网电压波动的影响,电源效率低,不宜LED在闪动时使用,因为电路通过电容降压,在闪动使用时,由于充放电的作用,通过LED的瞬间电流极大,容易损坏芯片.

4、电阻降压:

这种供电方式电源效率很低,而且系统的可靠也较低.因为电路通过电阻降压,受电网电压变化的干扰较大,不容易做成稳压电源,并且降压电阻本身还要消耗很大部分的能量.

5RCC降压式开关电源:

这种方式的LED电源优点是稳压范围比较宽、电源效率比较高,一般可在70%~80%,应用较广.缺点主要是开关频率不易控制,负载电压波纹系数较大,异常情况负载适应性差.

6PWM控制式开关电源:

目前来说,PWM控制方式设计的LED电源是比较理想的,因为这种开关电源的输出电压或电流都很稳定.电源转换效率极高,一般都可以高达80%~90%,并且输出电压、电流十分稳定.这种方式的LED电源主要由四部分组成它们分别是:输入整流滤波部分、输出整流滤波部分、PWM稳压控制部分、开关能量转换部分.而且这种电路都有完善的保护措施,属于高可靠性电源.

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