1、什么是 LED 驱动电源?

  

LED 驱动电源把电源供应转换为特定的电压电流以驱动 LED 发光的电压转换器,通常情况下:LED 驱动电源的输入包括高压工频交流(即市电)、低压直流、高压直流、低压高频交流(如电子变压器的输出)等。而 LED 驱动电源的输出则大多数为可随 LED 正向压降值变化而改变电压的恒定电流源。LED 电源核心元件包括开关控制器、电感器、开关元器件(MOSfet)、反馈电阻、输入滤波器件、输出滤波器件等等。根据不同场合要求、还要有输入过压保护电路、输入欠压保护电路,LED 开路保护、过流保护等电路。


2、LED 驱动电源的特点

  

(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,但晚上使用照明量大,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)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也就是“中科慧宝“所采用的驱动方式,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。因此分析“中科慧宝“的驱动电源在浪涌保护方面应该有一定的欠缺,而至于电源及灯具频繁更换,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;要符合安规和电磁兼容的要求。

  

3、按驱动方式可分为两大类:

  

(1)恒流式:

  

a、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,负载阻值小,输出电压就低,负载阻值越大,输出电压也就越高。

  

b、 恒流电路不怕负载短路,但严禁负载完全开路。

  

c、 恒流驱动电路驱动 LED 是较为理想的,但相对而言价格较高。

  

d、应注意所使用最大承受电流及电压值,它限制了 LED 的使用数量。

  

(2)稳压式:

 

a、当稳压电路中的各项参数确定以后,输出的电压是固定的,而输出的电流却随着负载的增减而变化;

  

b、稳压电路不怕负载开路,但严禁负载完全短路。

  

c、以稳压驱动电路驱动 LED,每串需要加上合适的电阻方可使每串 LED 显示亮度平均;

  

d、 亮度会受整流而来的电压变化影响。

  

4、针对 LED 路灯驱动电源目前市场上恒流源电源分为:整体恒流和逐路恒流两种这两种工作方式各有优缺点:

  

整体恒流逐路恒流

  

优点缺点优点缺点

  

1. 成本比较低。

  

2. 电磁兼容容易处理。

  

3. LED 光源板容易设计,可以直接并联。

  

4. 整体效率高可以达到 90%以上

  

5. 接线容易,光源板只需要 2 根导线就可以了。1. 对 LED 的 VF 值一致性要求很高,否则会造成电流不平衡,从而损毁。1. 对 LED 的 VF 一致性要求不高,而且每一路电流很平均。LED 工作比较可靠。1. 成本比较高。

  

2. 电磁兼容不容易处理。

  

3. 整体效率不高最高达到 85%

  

4. 接线容易,光源板只需要 2 根导线就可以了。

  

从以上对比可也看出,逐路恒流虽然缺点比较多,成本也比较高。但是它能真正的起到保护 LED 和延长 LED 的寿命,所以逐路恒流才是未来的趋势。

  

要达到较高稳定性的恒流源电源,具体有:

  

4.1 高稳定性,高功率因数。

  

4.2 长寿命,至少达到 5000 小时以上。

  

4.3 较高的整体效率。

  

4.4 超强的环境适应能力。如工作环境温度 -20-60 度雷击 4KV 等。

  

4.5 防水等级要达到 IP66 以上。

  

针对以上要求要解决以下问题。

  

a. 要满足高功率因数和效率的,LLC 效率是比较高的,但是不够稳定。因为它是靠变压器的漏感谐振工作的。正激加同步整流效率也比较高,但目前正激同步整流技术比较复杂。准谐振加同步整流相对以上两种,效率稍微偏低,但稳定性好,方案成熟。所以选择准谐振加同步整流。

  

b. 因为准谐振加同步整流的方案不能没有电解电容。所以在设计和元器件选择余量比较大,寿命较高的电解电容。同时,为满足工作环境的要求,所使用的元器件至少要选用 -20-105 度的耐温。

  

c. 在输入端为满足电磁兼容和雷击等要求,需要加防雷击电路和 EMC 滤波电路。一些高频的地方还要做屏蔽处理。

  

d. 电源的采用灌胶处理,以满足 IP 防护等级的要求。

  

5、LED 电源的现状

 

LED 电源也是一个配套产品,目前市场山的电源品质参差不齐,根据现有资料的查询及项目执行中所碰到的坏灯问题大概分析了 LED 驱动电源目前存在不足的原因:

  

a、 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。

  

b、 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。

  

c、 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。

  

d、 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。

  

e、 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。