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LED驅動電源發(fā)展趨勢

字體變大  字體變小 發(fā)布日期:2014-05-20  瀏覽次數(shù):1231
核心提示:LED驅動電源在控制電路電路設計方面,要向集中控制,標準模塊化,系統(tǒng)可擴展性三方面發(fā)展。
LED驅動電源發(fā)展趨勢

(1)LED的特點開發(fā)一系列恒壓恒流控制電子電路,利用集成電路技術將每顆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,并產生最高的輸出光通量。LED驅動電源在輸入電壓和環(huán)境溫度等因素發(fā)生變動的情況下最好能控制LED電流的大小。
(2)LED驅動電源具有智能控制功能,使LED的負載電流能夠在各種因素的影響下都能控制在預先設計的水平上。當負載電流因各種因素而產生變化時,初級控制IC可以通過控制開關使負載電流回到初始設計值上。
(3)在控制電路電路設計方面,要向集中控制,標準模塊化,系統(tǒng)可擴展性三方面發(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,開發(fā)變色LED燈飾的控制電路。
 
LED驅動電源目前存在不足
主要原因有以下幾點:
(1) 生產LED照明及相關產品的公司的技術人員對開關電源的了解不夠,做出的電源是可以正常工作,但一些關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電源生產企業(yè)都是從普通的開關電源轉型過來做LED電源,對LED的特點及使用認識還不夠;
(3) 目前關于LED的標準幾乎沒有,大部分都是參考開關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。
 
面臨挑戰(zhàn)
第一:提高壽命,延長燈具使用時間。驅動電路整體壽命,尤其是關鍵器件如: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驅動器應挑戰(zhàn)更高的轉換效率,尤其是在驅動大功率LED時更是如此,因為所有未作為光輸出的功率都作為熱量耗散,電源轉換效率的過低,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)的應用場合,恒流驅動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推廣。
 
電源設計
LED驅動電源設計并不難,但一定要心中有數(shù)。只要做到調試前計算,調試時測量,調試后老化,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壽命會受到影響,影響有多大,但目前沒有具體的指標。
2、芯片發(fā)熱
這主要針對內置電源調制器的高壓驅動芯片,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
關于這個問題,也見到過有人在論壇發(fā)過貼。功率管的功耗分成兩部分,開關損耗和導通損耗。LED市電驅動應用,開關損害要遠大于導通損耗。開關損耗與功率管的cgd和cgs以及芯片的驅動能力和工作頻率有關,所以要解決功率管的發(fā)熱可以從以下幾個方面解決:
A、不能片面根據(jù)導通電阻大小來選擇MOS功率管,因為內阻越小,cgs和cgd電容越大。
B、剩下的就是頻率和芯片驅動能力了,這里只談頻率的影響。頻率與導通損耗也成正比,所以功率管發(fā)熱時,首先要想想是不是頻率選擇的有點高。當頻率降低時,為了得到相同的負載能力,峰值電流必然要變大或者電感也變大,這都有可能導致電感進入飽和區(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負載電容了。
4、工作頻率降頻
降頻主要由兩個方面導致。輸入電壓和負載電壓的比例小、系統(tǒng)干擾大。對于前者,注意不要將負載電壓設置的太高,雖然負載電壓高,效率會高點。對于后者,可以嘗試以下幾個方面:a、將最小電流設置的再小點;b、布線干凈點,特別是sense這個關鍵路徑;c、將電感選擇的小點或者選用閉合磁路的電感;d、加RC低通濾波吧,這個影響有點不好,C的一致性不好,偏差有點大,不過對于照明來說應該夠了。
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,只驅動一只發(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,就可以獲得相當于3W發(fā)白光的LED所達到的亮度 。同時還可以組合出6種彩色光線,滿足人們對變換彩光的喜好。
 
注意事項
根據(jù)電網(wǎng)的用電的特點,led特性的要求以及相關LED產品,在選擇LED驅動電源時要考慮到以下幾點:
總體原則
a、根據(jù)LED電流和電壓特點,比較理想的是使用恒流驅動。它能避免LED正向電壓的改變而引起電流變動,同時恒定的電流使LED的亮度穩(wěn)定。
b、另外,LED光通量與溫度成反比,所以使用中應盡量減少電源發(fā)熱和設計良好的散熱系統(tǒng)。從而降低LED工作的環(huán)境溫度。
c、為了保證LED產品的整體壽命,必須將LED的結溫控制在一定的范圍內,也就是要控制好LED產品的工作環(huán)境溫度。
1 高可靠性
LED產品主要是有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品的好壞。特別是LED路燈產品,由于裝在高空,維修不方便,維修的花費也大。
2 高效率
LED是節(jié)能產品,驅動電源也要符合節(jié)能的要求。特別是電源安裝在燈具內的結構,尤為重要。因為LED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 恒流驅動方式
為了配合LED的伏安特性,所以LED電源必須使用恒流驅動的方式。
4 浪涌保護
LED抗沖擊能力比較差,所以要加強這方面的保護。特別是一些裝在戶外的產品,電網(wǎng)負載的啟停和雷擊都會對電源有沖擊。因此LED驅動電源的輸入端要有抑制浪涌的保護電路,避免開關瞬間損壞LED。
5 溫度保護功能
電源除了常規(guī)的保護功能外,最好在恒流輸出中增加LED芯片溫度負反饋,防止LED芯片PN結溫度過高。
6 LED電源壽命
要提高LED驅動電源壽命,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)化燈具的散熱設計。LED電源屬于開關電源,開關電源的質量與可靠性取決于其電路設計,生產工藝,及器件的質量。電解電容是大功率開關電源中必不可少的組成部分。 而開關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
由于各個地方環(huán)境的不同,要著重考慮LED燈具工作場所的環(huán)境,如:溫度、濕度、安裝位置等。
考慮到電源的工作方式,如果不加軟啟動電路,通電瞬間,輸出會有一個電壓尖峰。為更好的保護LED,所以需要加軟啟動電路。這一點正是驅動電源穩(wěn)定性的一個關鍵因素。
 
 
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