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LED驅動電源
閱讀�11815時間�2010-09-07 16:27:50

  LED驅動電源是把電源供應轉換為特定的電壓電流以驅動LED�(fā)光的電壓轉換�,通常情況下:LED驅動電源的輸入包括高壓工頻交流(即市電)、低壓直�、高壓直�、低壓高頻交流(�電子變壓�的輸出)�。而LED驅動電源的輸出則大多�(shù)為可隨LED正向壓降值變化而改變電壓的恒定電流�

如何推進發(fā)�

  隨著原油、煤炭價格的逐輪高漲,非再生能源面臨枯竭。同時因全球氣候變暖問題日趨嚴重,近年來關于節(jié)能減排的相關話題持續(xù)升溫,促使各種節(jié)能省電的方案紛紛出臺。其�,以能大幅減少功耗的LED照明取代傳統(tǒng)熒光燈照明最為顯�。全球各地也力推LED照明,涉及領域從室內(nèi)照明到景觀照明,甚至道路照明都已進入廣泛應用階段。隨著LED組件品質(zhì)及轉換效率相關技術的突破,LED取代傳統(tǒng)熒光燈的趨勢愈發(fā)明顯。業(yè)界專家認為在未來三至五年�(nèi),LED照明將成為照明技術的�(fā)展主�。隨著科技部、國家發(fā)展和改革委員會與信息�(chǎn)�(yè)部等有關部門共同組織實施的“國家半導體照明工程”的正式啟動,標志著中國高亮度LED�(chǎn)�(yè)已進入加速發(fā)展階�,使得中國LED照明�(chǎn)�(yè)遇到了難得的�(fā)展機�。特別是科技部推出“十城萬盞”LED照明應用示范城市方案,大大促進了整個LED照明�(chǎn)�(yè)的快速發(fā)��

  在LED照明�(chǎn)�(yè)大放異彩的同�,作為LED燈具的核心部件之一的LED驅動電源已成為整個LED照明�(chǎn)�(yè)鏈發(fā)展的保障。驅動電源在整個燈具中的作用就好比人的心臟一樣重要,驅動電源的品�(zhì)直接制約了LED照明�(chǎn)品的可靠�。因�,在LED�(chǎn)�(yè)鏈逐步完善的今�,LED驅動電源的成熟也至關重要,其技術發(fā)展方向及可靠性成為LED驅動電源廠商首要解決的問�。我們從分析LED驅動電源的發(fā)展史、現(xiàn)狀,可以更好的把握和促進未來LED驅動電源的良性發(fā)��

�(zhì)量控制方�

  2009年LED �(chǎn)�(yè)逆市增長,顯示了很強的�(fā)展勢�。在LED應用的大面積推廣�,LED驅動 電源的高可靠性成為產(chǎn)�(yè)鏈中最核心部分。美國能源之�5.0 和UL 8750 LED照明 安全標準也對LED驅動電源做出了嚴格的要求,各路燈廠家紛紛訴�,目前影響LED路燈 品質(zhì)�90[%]因素,就是LED驅動電源的品�(zhì)�

  LED路燈主要用于室外�(huán)�,要長年經(jīng)受風吹雨�、雷鳴電閃的惡劣�(huán)境;在南�,外界氣溫部分時間可能高達40℃~50� ,而在我國寒冷的北�,外界氣溫部分時間則可能低�-20℃~-30�。因此LED路燈電源的設計和制造工藝就更加要注意質(zhì)量問題�

  �(jīng)�***1年多來對全國LED路燈廠家的調(diào)�,目前在LED路燈電源領域處于領頭羊位置的深圳茂碩電源,已經(jīng)徹底解決了各應用廠商因電源品�(zhì)不可靠而帶來的困擾�2009年茂碩電源在大功率路燈電源市場已占到65[%]以上。各大廠商都高度贊揚茂碩電源的高可靠�,短短幾年就能憑借優(yōu)良的�(chǎn)品品�(zhì)脫穎而出,贏得LED路燈電源領軍者地�,好奇心驅使我�,對茂碩科技這家電源行業(yè)民族品牌企業(yè)進行了探訪揭秘�

  首先,茂碩科技具有多項軍工專利技�,全球的設�,強大的研�(fā)團隊,細致的評估為茂碩電源的品�(zhì)奠定了堅實的基礎�

  其次,針對LED特性和大功率LED 路燈所特有的高可靠需�,茂碩電源在設計選用元器件方面,預留了足夠的元器件設計余�,一般元器件余量�50[%]-60[%],關鍵元器件余量相對更為充分�

  第三,對高品質(zhì)元件的選�,如:電解電容, IC,功率半導�、磁性元件等,茂碩嚴格按設計要求訂購世界品牌產(chǎn)�,�(chǎn)地、物�、入�、渠道層層把��

  最重要的是,嚴格進行各項品質(zhì)驗證和測試程�,并積極投��2009年初,茂碩即投�1500萬元與中國著名高等學府北京大學合作建立工程技術中�,所有新開發(fā)設計�(chǎn)品必須經(jīng)過嚴格的應力分析、EVT、SVT、DVT等測試和MTBF的計算與實驗驗證,才會允許上線試產(chǎn),生產(chǎn)過程采用了嚴格的制造工藝和條形碼管理等品質(zhì)控制手段�

  在設計時便把電源起機溫度�(guī)范在-40℃~70�,茂碩驅動電源獨有的PFC電路及內(nèi)部屏蔽結�,充分解決了并保證在任何惡劣環(huán)境下,電源都能正常起機;通過半年多時間對灌膠工藝的不斷研�,�(diào)配出密封�、散熱性的灌封膠配�,做到�(chǎn)品“滴水不進�;驅動電源防雷達�6KV以上。最終滿足產(chǎn)品設計壽�50000H,為整個LED燈具 壽命提供了有力保��

  茂碩LED驅動電源能符合美國能源之�5.0版要�,同時,茂碩LED驅動電源已經(jīng)取得UL8750相關指令認證,走在LED驅動電源行業(yè)最前端。而一般電源廠家從技術上暫時還無法達到這個水�,這正突顯了茂碩LED電源 在市場上的技術和品質(zhì)競爭�(yōu)�,使茂碩LED驅動電源�(yè)務能夠實�(xiàn)批量�,從而實�(xiàn)物料的大批量采購,也能降低物料成本和產(chǎn)品成��

  標準�,�(chǎn)�(yè)�,才能讓LED�(chǎn)�(yè)鏈批量化,以限度地降低整個LED燈具的成�,使其在與傳統(tǒng)燈具成本的比拼上,取得更大�(yōu)�。為�,深圳LED�(chǎn)�(yè)�(lián)合會正在加緊制定LED相關標準以規(guī)范LED�(chǎn)�(yè),使LED�(chǎn)�(yè)良性快速發(fā)��

  節(jié)�、減排產(chǎn)品必將成為未來電子產(chǎn)品的主流

  對于未來LED驅動電源的趨�,�(huán)保、高�,是未來電子產(chǎn)品發(fā)展趨�,節(jié)�、減排產(chǎn)品必將成為未來電子產(chǎn)品的主流�2009年哥本哈根會議雖然就全世界氣候變暖問題因各國利益不能均衡未達成好的結�,但至少可以看到全世界各國已相當重視環(huán)境及資源保護問題。中國是一個大�,也是一個能源消耗大�,從近年國家相關政策看,節(jié)能減排已提上議程。LED�(chǎn)�(yè)在政府的關心和推動下,在近五年�(nèi)將會有一個翻天覆地的變化�

  從路燈廠商反饋的測試�(shù)�(jù)來看,應LED燈具對LED驅動電源使用控制及二次節(jié)能要�,茂碩LED驅動電源整機系統(tǒng)設計效率(EFF)�90[%]~95[%]之間,相對傳統(tǒng)的LED電源系統(tǒng)效率(EFF)80[%]左右提高�10多個百分點;PFC值則可達�0.95~1.0之間,此兩個指標來源于茂碩電源獨有的軍工電源專利技術設計�

  而且LED驅動電源今后將向集中智能控制和數(shù)字化控制方面�(fā)�,�(jù)了解茂碩早已致力于擁有這部分功能LED驅動電源的設計開�(fā),多項技術已向國家相關機構提出專利申�,比如電力載波無級�(diào)光LED多路驅動恒流系統(tǒng)及控制器 ,遠程無級�(diào)光LED多路驅動恒流系統(tǒng)及恒流源,基于主動式紅� 線智能控制的電源和系�(tǒng),基于被動式紅外線智能控制的電源和系統(tǒng)等多項專利技��

拓撲結構

  采用AC-DC電源 的LED照明 應用�,電源轉換的構建模塊包括二極管、開� �(FET)、電� 及電容及電阻等分立元� 用于�(zhí)行各自功�,而脈寬調(diào)�(PWM)�(wěn)壓器用于控制電源轉換。電路中通常加入了變壓器的隔離型AC-DC電源轉換包含反激、正激及半橋等拓撲結構,參見�1,其中反激拓撲結構是功� 小于30 W的中低功率應用的標準選擇,而半橋結構則最適合于提供更高能�/功率密度。就隔離結構中的變壓器而言,其尺寸的大小與開關頻率有�,且多�(shù)隔離型LED驅動 器基本上采用“電子”變壓器�

  �1:常見的隔離型拓撲結��

  采用DC-DC電源的LED照明應用�,可以采用的LED驅動方式有電阻型、線性穩(wěn)壓器及開關穩(wěn)壓器�,基本的應用示意圖參見�2。電阻型驅動 方式�,�(diào)整與LED 串聯(lián)的電流檢測電阻即可控制LED的正向電�,這種驅動方式易于設計、成本低,且沒有電磁兼�(EMC )問題,劣勢是依賴于電壓、需要篩�(binning) LED,且能效較低。線性穩(wěn)壓器同樣易于設計且沒有EMC問題,還支持電流穩(wěn)流及過流保護(fold back),且提供外部電流設定點,不足在于功率耗散問題,及輸入電壓要始終高于正向電壓,且能效不�。開關穩(wěn)壓器通過PWM控制模塊不斷控制開關(FET)的開和關,進而控制電流的流動�

  �2:常見的DC-DC LED驅動方式�

  開關�(wěn)壓器具有更高的能�,與電壓無�,且能控制亮度,不足則是成本相對較高,復雜度也更高,且存在電磁干�(EMI )問題。LED DC-DC開關�(wěn)壓器常見的拓撲結構包括降�(Buck)、升�(Boost)、降�-升壓(Buck-Boost)或單端初級電感轉換器(SEPIC )等不同類�。其�,所有工作條件下輸入電壓都大于LED串電壓時采用降壓結構,如采�24 Vdc驅動6顆串�(lián)的LED;與之相反,所有工作條件下輸入電壓都小于輸出電壓時采用升壓結構,如采�12 Vdc驅動6顆串�(lián)的LED;而輸入電壓與輸出電壓范圍有交迭時可以采用降壓-升壓或SEPIC結構,如采�12 Vdc�12 Vac驅動4顆串�(lián)的LED,但這種結構的成本及能效最不理��

  采用交流電源直接驅動LED的方式近年來也獲得了一定的�(fā)�,其應用示意圖參見�3。這種結構�,LED串以相反方向排列,工作在半周期,且LED在線路電壓大于正向電壓時才導�。這種結構具有其優(yōu)�,如避免AC-DC轉換所帶來的功率損耗等。但�,這種結構中LED在低頻開�,故人眼可能會察覺到閃爍現(xiàn)�。此�,在這種設計中還需要加入LED保護措施,使其免受線路浪涌或瞬�(tài)的影響�

  �3:直接采用交流驅動LED的示意圖�

選擇設計考慮問題

  LED是具有二極管特性的�(fā)光管,它只能單方向通電。通常LED亮度輸出與通過LED電流成正比,但白光LED在大電流下會出現(xiàn)飽和�(xiàn)�,發(fā)光效率大幅度降低,甚至失�,因此LED使用電流不能超過其規(guī)格額定值。另�,LED亮度輸出與溫度成反比,所以使用中應盡量減少電源發(fā)熱和設計良好的散熱系�(tǒng)。目前LED均采用直流驅�,因此在市電與LED之間需要加一個電源適配器即LED驅動電源。它的功能是把交流市電轉換成合適LED的直流電。根�(jù)電網(wǎng)的用電規(guī)則和LED的驅動特性要求,在選擇和設計LED驅動電源時要考慮到以下幾點:

  1.高可靠�

  特別像LED路燈的驅動電�,裝在高�,維修不方便,維修的花費也大�

  2.高效率

  LED是節(jié)能產(chǎn)�,驅動電源的效率要高。對于電源安裝在燈具�(nèi)的結�,尤為重�。因為LED的發(fā)光效率隨著LED溫度的升高而下�,所以LED的散熱非常重要。電源的效率�,它的耗損功率小,在燈具內(nèi)�(fā)熱量就小,也就降低了燈具的溫�。對延緩LED的光衰有��

  3.高功率因素

  功率因素是電�(wǎng)對負載的要求。一�70瓦以下的用電�,沒有強制性指�。雖然功率不大的單個用電器功率因素低一點對電網(wǎng)的影響不大,但晚上大家點�,同類負載太集中,會對電�(wǎng)�(chǎn)生較嚴重的污�。對�30瓦~40瓦的LED驅動電源,據(jù)說不久的將來,也許會對功率因素方面有一定的指標要求�

  4.驅動方�

  �(xiàn)在通行的有兩種:其一是一個恒壓源供多個恒流源,每個恒流源單獨給每路LED供電。這種方式,組合靈�,一路LED故障,不影響其他LED的工�,但成本會略高一�。另一種是直接恒流供電,LED串聯(lián)或并�(lián)運行。它的優(yōu)點是成本低一點,但靈活性差,還要解決某個LED故障,不影響其他LED運行的問�。這兩種形式,在一段時間內(nèi)并存。多路恒流輸出供電方式,在成本和性能方面會較�。也許是以后的主流方��

  5.浪涌保�

  LED抗浪涌的能力是比較差的,特別是抗反向電壓能力。加強這方面的保護也很重要。有些LED燈裝在戶�,如LED路燈。由于電�(wǎng)負載的啟甩和雷擊的感�,從電網(wǎng)系統(tǒng)會侵入各種浪�,有些浪涌會導致LED的損�。因此LED驅動電源要有抑制浪涌的侵�,保護LED不被損壞的能力�

  6.保護功�

  電源除了常規(guī)的保護功能外,在恒流輸出中增加LED溫度負反饋,防止LED溫度過高�

  7 防護方面

  燈具外安裝型,電源結構要防水、防�,外殼要耐曬�

  8 驅動電源的壽命要與LED的壽命相適配�

  9 要符合安�(guī)和電磁兼容的要求�

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