LED驅(qū)動電源的應(yīng)用
由于LED加工制造的特殊性,導(dǎo)致不同的生產(chǎn)廠家甚至同一個生產(chǎn)廠家在同一批產(chǎn)品中所生產(chǎn)的LED的電流、電壓特性均有較大的個體差異?,F(xiàn)以大功率1W白光LED典型規(guī)格為例,按照LED的電流、電壓變化規(guī)律來做簡要說明,一般1W白光應(yīng)用正向電壓為3.0-3.6V左右,也就是說,當(dāng)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(chǎn)廠家建議燈具廠用350mA的電流去驅(qū)動,當(dāng)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(qū)動LED的電源提出了嚴格要求。
LED燈具
恒流源驅(qū)動是最佳的LED驅(qū)動方式,采用恒流源驅(qū)動,不用在輸出電路串聯(lián)限流電阻,LED上流過的電流也不受外界電源電壓變化、環(huán)境溫度變化,以及LED參數(shù)離散性的影響,從而能保持電流恒定,充分發(fā)揮LED的各種優(yōu)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(dān)心在通電的瞬間有過高的電流流過LED,也不必擔(dān)心負載短路燒壞電源。
有些廠家擔(dān)心電源驅(qū)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(jù)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(huán)境下工作壽命為16000小時,在在85度環(huán)境下工作壽命為32000小時,在75度環(huán)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(zhì)的電解電容對驅(qū)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(yè)注意:由于LED在工作過程中會放出大量的熱量,使管芯結(jié)溫迅速上升,LED功率越高,發(fā)熱效應(yīng)越大。LED芯片溫度的升高將導(dǎo)致發(fā)光器件性能的變化與電光轉(zhuǎn)換效率衰減,嚴重時甚至失效,根據(jù)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。
喜歡本文的用戶還喜歡以下文章:
實例探討:如何提高LED驅(qū)動電源可靠性設(shè)計
http://bswap.cn/opto-art/80020718
LED驅(qū)動電源知識集錦,看你知道多少
http://bswap.cn/power-art/80020719
[page]
LED照明的驅(qū)動電源的問題
1、驅(qū)動電路直接影響LED壽命
我們所說的LED驅(qū)動包括數(shù)字驅(qū)動和模擬驅(qū)動兩類,數(shù)字驅(qū)動指數(shù)字電路驅(qū)動,包括數(shù)字調(diào)光控制,RGB全彩變幻等。模擬驅(qū)動指模擬電路驅(qū)動,包括AC恒流開關(guān)電源,DC恒流控制電路。驅(qū)動電路由電子元件組成,包括半導(dǎo)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(dǎo)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(xù)點亮,有近6年的壽命。
開關(guān)電源的壽命是很難達到6年的,市面上出售的開關(guān)電源質(zhì)保期一般是2-3年,達到6年質(zhì)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(qū)動電路故障。
LED驅(qū)動電源
2、散熱問題
LED為冷光源,工作結(jié)溫不能超過限值,設(shè)計時還要留一定余量。整個燈具的設(shè)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(fā)展時間不長,可以借鑒的經(jīng)驗不多,很多設(shè)計都是不斷完善的。有些LED燈具廠家所用電源為外協(xié)或者外購,燈具設(shè)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(shè)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(jīng)常碰到因燈具內(nèi)部空間較小或者內(nèi)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(fā)能力,在開始設(shè)計燈具初期進行評估,電源的設(shè)計同步進行,就能解決以上問題。在設(shè)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(shè)計出較好的燈具。
3、電源設(shè)計中的問題
a,功率設(shè)計。雖然LED光效高,但是還有80-85%的熱能損耗,致使燈具內(nèi)部有20-30度的溫升,如果室溫25度情況,燈具內(nèi)部就有45-55度,電源長時間在高溫環(huán)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(nèi)部溫度45-55度情況下,電源內(nèi)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(shù)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(dǎo)線。
C,電性能設(shè)計。開關(guān)電源針對LED的參數(shù)設(shè)計,主要是恒流參數(shù),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(nèi),才能保證燈的亮度一致.LED的正向壓降有偏差,電源設(shè)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(shù)量為下限電壓,最大壓降乘以串連數(shù)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(shè)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(shè)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(cè)電路和二次側(cè)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(fā)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(nèi)還沒有針對LED燈具的標準,國家相關(guān)部門正在研究制訂,國內(nèi)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(guān)電源的設(shè)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(yīng)用中的問題
5、使用參數(shù)
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(qū)動電源問題只是設(shè)計中可能遇到的一部分,設(shè)計人員需要對LED驅(qū)動電源有足夠的認識和學(xué)習(xí)才能更佳的避免和解決這些問題,使LED燈的優(yōu)勢發(fā)揮到最大限度。