LED驅動電源的應用

由于LED加工制造的特殊性，導致不同的生產廠家甚至同一個生產廠家在同一批產品中所生產的LED的電流、電壓特性均有較大的個體差異。現以大功率1W白光LED典型規格為例，按照LED的電流、電壓變化規律來做簡要說明，一般1W白光應用正向電壓為3.0-3.6V左右，也就是說，當標稱為1W的LED在流過350毫安電流時，它兩端的電壓可能在3.1V，也可能在3.2V或3.5V也可能是其它值，為保證1WLED的壽命，一般LED生產廠家建議燈具廠用350mA的電流去驅動，當通過LED兩端的正向電流達到350毫安后，LED兩端的正向電壓很小的增加，都會使LED正向電流大幅度的上升，使LED溫度成直線上升，從而加速LED光衰，使LED的壽命縮短，嚴重時甚至燒壞LED。由于LED的電壓、電流變化的特殊性，因此對驅動LED的電源提出了嚴格要求。


恒流源驅動是最佳的LED驅動方式，采用恒流源驅動，不用在輸出電路串聯限流電阻，LED上流過的電流也不受外界電源電壓變化、環境溫度變化，以及LED參數離散性的影響，從而能保持電流恒定，充分發揮LED的各種優良特性。

采用LED恒流電源來給LED燈具供電，由于在電源工作期間都會自動檢測和控制流過LED的電流，因此，不必擔心在通電的瞬間有過高的電流流過LED，也不必擔心負載短路燒壞電源。

有些廠家擔心電源驅動板選用電解電容會影響電源的壽命，其實是一種誤解，比如：如果選用105度，壽命為8000小時的高溫電解電容，根據通行的電解電容壽命估算方式“每降低10度，壽命增加一倍”，那么它在95度環境下工作壽命為16000小時，在在85度環境下工作壽命為32000小時，在75度環境下工作壽命為64000小時，如果實際工作溫度更低，那么壽命會更長!由此看來，只要選用高品質的電解電容對驅動電源的壽命是沒有什么影響的。

還有一點值得LED燈具企業注意：由于LED在工作過程中會放出大量的熱量，使管芯結溫迅速上升，LED功率越高，發熱效應越大。LED芯片溫度的升高將導致發光器件性能的變化與電光轉換效率衰減，嚴重時甚至失效，根據實驗測試表明：LED自身溫度每上升5攝氏度，光通量就下降3%，因此LED燈具一定要注意LED光源本身的散熱工作，在可能的情況下盡量加大LED光源自身的散熱面積，盡量降低LED自身的工作溫度，如果條件允許，最好能將電源部分與光源部分隔開，一味地追求小體積而忽視燈具及電源的工作溫度是不可取的。

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LED照明的驅動電源的問題

1、驅動電路直接影響LED壽命

我們所說的LED驅動包括數字驅動和模擬驅動兩類，數字驅動指數字電路驅動，包括數字調光控制，RGB全彩變幻等。模擬驅動指模擬電路驅動，包括AC恒流開關電源，DC恒流控制電路。驅動電路由電子元件組成，包括半導體元件，電阻，電容，電感等，這些元件都有使用壽命，任何一個器件失效都會導致整個電路的失效或者部分功能失效。 LED的使用壽命是5-10萬小時，按5萬小時算，連續點亮，有近6年的壽命。

開關電源的壽命是很難達到6年的，市面上出售的開關電源質保期一般是2-3年，達到6年質保的電源是軍品級別的，價格是普通電源的4-6倍，一般的燈具廠是很難接受的。所以LED燈具的故障多為驅動電路故障。


2、散熱問題

LED為冷光源，工作結溫不能超過限值，設計時還要留一定余量。整個燈具的設計要考慮外形美觀，安裝方便，配光，散熱等很多方面問題，要在眾多因素中尋求平衡點，這樣整體的燈具才是最好的.LED燈具的發展時間不長，可以借鑒的經驗不多，很多設計都是不斷完善的。有些LED燈具廠家所用電源為外協或者外購，燈具設計師對電源了解不多，給LED的散熱空間較大，給電源的散熱空間較小。一般是設計好燈具后再找合適的電源來配套，這樣就給電源的配套帶來一定的難度。經常碰到因燈具內部空間較小或者內部溫度較高，而且成本控制較低，無法配到合適電源。有些LED燈具廠有電源研發能力，在開始設計燈具初期進行評估，電源的設計同步進行，就能解決以上問題。在設計中要綜合考慮LED的散熱和電源的散熱，整體控制燈具的溫升，這樣才能設計出較好的燈具。

3、電源設計中的問題

a，功率設計。雖然LED光效高，但是還有80-85%的熱能損耗，致使燈具內部有20-30度的溫升，如果室溫25度情況，燈具內部就有45-55度，電源長時間在高溫環境下工作，要保證壽命就必須加大功率余量，一般留到1.5-2倍的余量。

b，元件選型。燈具內部溫度45-55度情況下，電源內部溫升還有20度左右，則元件附近的溫度要達到65-75度。有些元件在高溫情況參數會飄移，還有些壽命會縮短，所以器件要選擇能在較高溫度長時間使用的，特別注意電解電容和導線。

C，電性能設計。開關電源針對LED的參數設計，主要是恒流參數，電流的大小決定LED的亮度，如果批量電流誤差較大，則整批燈的亮度不均勻。而且溫度的變化也能致使電源輸出電流偏移。一般是批量誤差控制在+/-5%以內，才能保證燈的亮度一致.LED的正向壓降有偏差，電源設計的恒流電壓范圍要包含LED的電壓范圍。多個LED串連使用時候，最小壓降乘以串連數量為下限電壓，最大壓降乘以串連數量為上限電壓，電源的恒流電壓范圍要比這個范圍稍寬些，一般上下限各留1-2V余量。

d，PCB布板設計.LED燈具留給電源的尺寸較小(除非是電源外置的)，所以在PCB設計上要求較高，要考慮的因素也多。安全距離要留夠，要求輸入和輸出隔離的電源，一次側電路和二次側電路要求耐壓1500-2000VAC，在PCB上至少要留夠3MM的距離。如果是金屬外殼的燈具，則整個電源的布板還要考慮高壓部分和外殼的安全距離。如果沒有空間保證安全距離情況下就要利用其他措施保證絕緣，比如在PCB上打孔，加絕緣紙，灌封絕緣膠等。另外布板還要考慮熱量均衡，發熱元件要均勻分布，不能集中放置，避免局部溫度升高。電解電容遠離熱源，減緩老化，延長使用壽命。

e，認證問題。目前國內還沒有針對LED燈具的標準，國家相關部門正在研究制訂，國內銷售的燈具認證是參照照明燈具的標準，外銷的是做CE或UL等認證，還有些參照國外的LED燈具標準來做。所以針對這種情況，開關電源的設計要同時滿足以上的這些標準是比較困難的，我們只能針對不同的要求滿足不同的認證。

4、電源應用中的問題

5、使用參數

外購電源在選擇上主要看恒流和恒流的電壓范圍。恒流值選擇為LED的標準電流偏下。電壓范圍的選擇要適中，盡量不要選擇較大范圍，避免功率的浪費。

這些LED驅動電源問題只是設計中可能遇到的一部分，設計人員需要對LED驅動電源有足夠的認識和學習才能更佳的避免和解決這些問題，使LED燈的優勢發揮到最大限度。