大功率LED驅動電源的設計要素

文章來源:恒光電器

發(fā)布時間:2013-10-20

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 近幾年,，led技術取得了突飛猛進的發(fā)展，在發(fā)光亮度和效率方面具有明顯的提高,，尤其是大功率led,，恒光，更被寄以厚望,，并逐步取代以往的光源,，成為照明領域的新一代綠色光源。它具有光效高,、低功耗,、壽命長、穩(wěn)定性高,、光色純,、安全性好、可控性強等優(yōu)點。

 

　　然而大功率LED所需的驅動電源為直流的低電壓,，恒光電器,照亮您的生活,，所以傳統(tǒng)上用以驅動燈泡、日光燈,、節(jié)能燈,、鈉燈等光源的電源并不適合直接驅動大功率LED;而普通的降壓、穩(wěn)壓電源必須重新改良后,，才能適用于驅動大功率LED,。

 

　　本文根據(jù)大功率LED的工作特性，質量,，對市場上常見的驅動電源進行分析;提出了在路燈照明領域的應用中,，為了能更好的發(fā)揮大功率LED的優(yōu)點，驅動電源必須滿足恒流輸出,、散熱,、效率、功率因素,、過壓過流過溫保護等多個設計要素。

 

　　一,、大功率LED的工作特性

 

　　由于大功率LED的光特性通常都描述為電流的函數(shù),，而不是電壓的函數(shù)。加上LED生產工藝和溫度的不同,，大功率LED的正向壓降變化范圍會出現(xiàn)比較大的波動,，而由上圖中的VF-IF曲線可知，VF的微小變化會引起較大的IF變化;其LED發(fā)光的強度由流過LED的電流決定,，LED照明工程,，電流過強會引起LED的衰減，質量,，電流過弱會影響LED的發(fā)光強度,。所以,采用恒壓源驅動不能保證LED亮度的一致性，并且影響LED的可靠性和壽命,。因此,，大功率的LED通常采用恒流源驅動，恒光電器,，以保證大功率LED使用的安全性,，同時達到理想的發(fā)光強度。

 

　　二,、恒電壓源模式

 

　　2.1,、工頻變壓器線性穩(wěn)壓源

 

　　2.1.1、電路構成與工作原理

 

　　這類電源的共同特點是由工頻變壓器,，整流濾波電路,、恒壓電路組成;

 

　　該類型電路工頻變壓器原,、副線圈完全隔離，通過調整原副線圈的變比,，就可以在副邊得到需要的交流電壓,，該工頻變壓器起到了隔離、降壓的作用,。通過后繼的整流和穩(wěn)壓電路,，就可以得到預期的直流電壓。

 

　　2.1.2,、優(yōu)點：電路簡單,、成本很低

 

　　2.1.3、缺點：損耗大,，照明方案,，效率低，體積大,，溫升高,，亮度不穩(wěn)定

該類電路的工頻變壓器起到降壓的同時，照明產品,，照明方案,，自身的損耗也會隨負載的增大而明顯增加，導致嚴重的溫升現(xiàn)象;同時能量轉換的效率也會變低;另外由于該變壓器的物理結構,，限制了該電源體積的變小化,。

 

　　該類電路在驅動大功率白光LED時，必須串聯(lián)了一RES來限制和穩(wěn)定流經大功率白光LED的電流,，否則一旦工作電流過大,，超過了大功率白光LED的最大工作電流，質量,，則會導致大功率白光LED的永久性損壞,，然而增加限流電阻的方法，不但增加了能量的過多損耗,，而且不能解決工頻電壓的波動而導致的發(fā)光亮度不穩(wěn)定的問題;

 

　　該類電路的工頻變壓器的線圈變比決定了大功率白光LED的串聯(lián)數(shù)量,，一旦選定了工頻率變壓器，則就難以增加大功率白光LED的串聯(lián)數(shù)量,。為了滿足不同的發(fā)光亮度需求,，只能以并聯(lián)的方式來增加大功率白光LED的數(shù)量，但是因為大功率白光LED的屬性不同,，很難實現(xiàn)流經每個并聯(lián)LED分支有相同的電流,，恒光，從而會出現(xiàn)各并聯(lián)的分支LED的發(fā)光亮度不一致的現(xiàn)象。

 

　　該類電路的電能轉換效率低,，不能實現(xiàn)節(jié)能的目的;工頻電壓的波動和電路的溫升導致的大功率白光LED的發(fā)光亮度不穩(wěn)定,，LED照明企業(yè)，照明方案,，使得該電路不適用于路燈照明領域,。

 

　　2.2、高頻變壓器開關穩(wěn)壓源

 

　　2.2.1,、電路構成與工作原理

 

　　這類電源的共同特點是具有高頻變壓器,，直流電壓是從變壓器次級繞組的高頻脈沖電壓整流濾波而來。變壓器原副線圈是隔離的,，而輸入電壓是直接從交流市電整流得到的高壓直流,。

 

　　2.2.2、優(yōu)點：功耗小,，效率高,，體積小，重量輕,，穩(wěn)壓范圍寬

 

　　2.2.3,、缺點：控制電路比較復雜，對元器件要求高,，亮度不穩(wěn)定

 

　　該類電路使用了大功率開關晶體管,、快速恢復二極管以及高頻變壓器，開關轉換速度很快,，這使得大功率開關晶體管的功耗很小，電源的效率可以大幅度地提高;由于沒有采用笨重的工頻變壓器,，大功率開關晶體管的功耗又很小,，省去了較大的散熱片，所以電源的體積小,，質量,，重量輕;關鍵在于該類電路的輸出電壓是由激勵信號的占空比來調節(jié)的，工頻輸入信號電壓的變化可以通過脈沖調制來進行補償,，在出現(xiàn)電網電壓變化較大時,，仍能保證有較穩(wěn)定的輸出電壓。

 

　　該類電路在驅動大功率白光LED的原理上和工頻變壓器線性穩(wěn)壓源一樣,，采用的是恒壓限流的方法,，LED照明企業(yè)，沒有符合大功率白光LED的非線性V-I曲線特性,，所以在性能方面,，仍存在串并連發(fā)光亮度不穩(wěn)定和發(fā)光亮度不一致的問題;

 

　　該類電路較之工頻變壓器線性穩(wěn)壓源，在效率、體積,、穩(wěn)壓范圍方面有顯著的改善,，所以在其他一些照明場合使用比較多，但該類電路仍不適合于路燈照明領域,。