LED驱动电源发展趋势
(1)LED的特点开发一系列恒压恒流控制电子电路,利用集成电路技术将每颗LED的输入电流控制在最佳电流值,使得LED能获得稳定的电流,并产生最高的输出光通量。LED驱动电源在输入电压和环境温度等因素发生变动的情况下最好能控制LED电流的大小。
(1)LED的特点开发一系列恒压恒流控制电子电路,利用集成电路技术将每颗LED的输入电流控制在最佳电流值,使得LED能获得稳定的电流,并产生最高的输出光通量。LED驱动电源在输入电压和环境温度等因素发生变动的情况下最好能控制LED电流的大小。
(2)LED驱动电源具有智能控制功能,使LED的负载电流能够在各种因素的影响下都能控制在预先设计的水平上。当负载电流因各种因素而产生变化时,初级控制IC可以通过控制开关使负载电流回到初始设计值上。
(3)在控制电路电路设计方面,要向集中控制,标准模块化,系统可扩展性三方面发展。
(4)在目前LED光效和光通量有限的情况下,充分发挥LED色彩多样性的特点,开发变色LED灯饰的控制电路。
LED驱动电源目前存在不足
主要原因有以下几点:
主要原因有以下几点:
(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) 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;
(4) 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;
(5) 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。
面临挑战
第一:提高寿命,延长灯具使用时间。驱动电路整体寿命,尤其是关键器件如:电容在高温下的寿命直接影响到电源的寿命;
第二:提高效率,提高灯具的光效。LED驱动器应挑战更高的转换效率,尤其是在驱动大功率LED时更是如此,因为所有未作为光输出的功率都作为热量耗散,电源转换效率的过低,影响了LED节能效果的发挥;
第三:降低成本,提高可购买性。目前在功率较小(1-5W)的应用场合,恒流驱动电源成本所占的比重已经接近1/3,已经接近了光源的成本,一定程度上影响了市场推广。
电源设计
LED驱动电源设计并不难,但一定要心中有数。只要做到调试前计算,调试时测量,调试后老化,相信谁都可以搞好LED。
1、LED电流大小
大家都知道LEDripple过大的话,LED寿命会受到影响,影响有多大,但目前没有具体的指标。
2、芯片发热
这主要针对内置电源调制器的高压驱动芯片,降低芯片的功耗,不要引入额外的功耗,做好散热。
3、功率管发热
关于这个问题,也见到过有人在论坛发过贴。功率管的功耗分成两部分,开关损耗和导通损耗。LED市电驱动应用,开关损害要远大于导通损耗。开关损耗与功率管的cgd和cgs以及芯片的驱动能力和工作频率有关,所以要解决功率管的发热可以从以下几个方面解决:
A、不能片面根据导通电阻大小来选择MOS功率管,因为内阻越小,cgs和cgd电容越大。
B、剩下的就是频率和芯片驱动能力了,这里只谈频率的影响。频率与导通损耗也成正比,所以功率管发热时,首先要想想是不是频率选择的有点高。当频率降低时,为了得到相同的负载能力,峰值电流必然要变大或者电感也变大,这都有可能导致电感进入饱和区域。如果电感饱和电流够大,可以考虑将CCM(连续电流模式)改变成DCM(非连续电流模式),这样就需要增加一个负载电容了。
4、工作频率降频
降频主要由两个方面导致。输入电压和负载电压的比例小、系统干扰大。对于前者,注意不要将负载电压设置的太高,虽然负载电压高,效率会高点。对于后者,可以尝试以下几个方面:a、将最小电流设置的再小点;b、布线干净点,特别是sense这个关键路径;c、将电感选择的小点或者选用闭合磁路的电感;d、加RC低通滤波吧,这个影响有点不好,C的一致性不好,偏差有点大,不过对于照明来说应该够了。
5、电感或者变压器的选择
鉴于大功率发光二极管工作电压仅为3V,通过全桥整流将220V交流电变成直流电,在全桥上的电压降约为1.8V,只驱动一只发光二极管工作的电能 利用效率仅为60%。必须把3只以上发光二极管串联起来工作,才能使总的电能利用效率超过80%。
根据3基色合成白光原理,将红、绿、蓝3只1W大功率发光二极管串联起来工作,就可以获得相当于3W发白光的LED所达到的亮度 。同时还可以组合出6种彩色光线,满足人们对变换彩光的喜好。
注意事项
根据电网的用电的特点,led特性的要求以及相关LED产品,在选择LED驱动电源时要考虑到以下几点:
总体原则
a、根据LED电流和电压特点,比较理想的是使用恒流驱动。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。
b、另外,LED光通量与温度成反比,所以使用中应尽量减少电源发热和设计良好的散热系统。从而降低LED工作的环境温度。
c、为了保证LED产品的整体寿命,必须将LED的结温控制在一定的范围内,也就是要控制好LED产品的工作环境温度。
1 高可靠性
LED产品主要是有LED芯片和电源,散热外壳,控制电路等组成。其中LED电源的好坏直接影响了产品的好坏。特别是LED路灯产品,由于装在高空,维修不方便,维修的花费也大。
2 高效率
LED是节能产品,驱动电源也要符合节能的要求。特别是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。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 恒流驱动方式
为了配合LED的伏安特性,所以LED电源必须使用恒流驱动的方式。
4 浪涌保护
LED抗冲击能力比较差,所以要加强这方面的保护。特别是一些装在户外的产品,电网负载的启停和雷击都会对电源有冲击。因此LED驱动电源的输入端要有抑制浪涌的保护电路,避免开关瞬间损坏LED。
5 温度保护功能
电源除了常规的保护功能外,最好在恒流输出中增加LED芯片温度负反馈,防止LED芯片PN结温度过高。
6 LED电源寿命
要提高LED驱动电源寿命,就需要从多方面来改善:使用较高寿命的电容,提高电源效率,做好电源的散热功能,优化灯具的散热设计。LED电源属于开关电源,开关电源的质量与可靠性取决于其电路设计,生产工艺,及器件的质量。电解电容是大功率开关电源中必不可少的组成部分。 而开关电源的正常工作寿命要取决于电源所使用的电解电容的寿命,电解电容的寿命又取决于电容本身的寿命及工作温度,电解电容在不同的温度下其工作寿命差异很大。
7 工作环境
由于各个地方环境的不同,要着重考虑LED灯具工作场所的环境,如:温度、湿度、安装位置等。
考虑到电源的工作方式,如果不加软启动电路,通电瞬间,输出会有一个电压尖峰。为更好的保护LED,所以需要加软启动电路。这一点正是驱动电源稳定性的一个关键因素。