【導讀】LED是一種單向電流型固態(tài)半導體發(fā)光器件,它是傳統(tǒng)二極管的一個分支,而目前LED存在的問題主要體現(xiàn)在LED驅動電源上面,可以簡單地歸結為三點:散熱設計、靠性設計以及調光兼容性設計。本文將分別介紹這三個問題的設計要點。
LED是一種單向電流型固態(tài)半導體發(fā)光器件,它是傳統(tǒng)二極管的一個分支;因此LED也具有二極管的特性:工作結溫必須在規(guī)定的范圍內,以保證其正常工作壽命;只有當其承受的電壓超過正向電壓時,LED才開始有電流通過,并發(fā)光;作為發(fā)光器件,LED照明還具有其它特性:
1) 照明要求: a. 電流的調節(jié)精度要高; b. 沒有閃爍和眩光; c. 電流的紋波要穩(wěn)定。
2) 散熱設計要點: a. 非隔離驅動器便于散熱器的設計和成本控制; b. 高效率的驅動器,減少功率耗散; c. 過熱調節(jié),調節(jié)輸出光通量當溫度超過安全結溫時。
3) 安全可靠性要點: a. 任一器件發(fā)生故障(短路、開路、浮動)均應導致LED照明的關斷保護; b. 可靠的過熱過流保護; c. LED開路和短路保護。
當然,要普及LED照明到千家萬戶,成本是最重要的考慮因素,LED產(chǎn)品既要可靠還要體積小巧,并且高效、低成本。
上圖是可控硅調光器的內部電路及切相波形。
圖二顯示的是簡單Bleeder電路中可控硅保持電流不夠產(chǎn)生的多次導通。
圖三顯示的是控制電路LED調光照明應用中的難點
圖3 是控制電路LED調光照明應用中的難點
相比于傳統(tǒng)的白熾燈,LED照明具有環(huán)保、光效高和壽命長的優(yōu)點。但在完全取代帶有入墻式調光器的白熾燈方面,LED照明尚存在兼容性差的缺點。傳統(tǒng)的調光器用于驅動純電阻負載,調光器種類繁多,包括前沿切相調光器、后沿切相調光器、智能調光等等,而且功率都比較大(200W~600W),需要提供阻性或類阻性的負載才能使調光器穩(wěn)定工作;當連接容性負載時,調光器可能無法正常工作。 針對可控硅切相調光器,憑借簡單的泄放電路(BLEEDER)去配合規(guī)格各異的可控硅調光器工作,很難讓人滿意。傳統(tǒng)調光器功率都比較大(200W~600W),可控硅需要一定的保持電流維持其導通,而在小功率的LED驅動應用上,一般不能保證有足夠大的輸入電流去維持可控硅穩(wěn)定工作。這樣就有可能出現(xiàn)多次導通,因而供給LED驅動的電壓及切相信號就不穩(wěn)定,如果調光信號處理不好則會造成LED閃爍。
另外,在歐美市場上,后沿切相型的調光器和鹵素燈也有廣泛應用。鹵素燈需要電子變壓器進行恒壓控制及軟啟動以提高可靠性,但是鹵素燈發(fā)光效率也遠不如LED燈,因此很多使用者也很想選用可調光的LED去替換鹵素燈及電子變壓器。 由于后沿切相的調光器需要和電容性的電子變壓器匹配,它的設計和工藝較普通的可控硅調光器更為復雜,內部有精準的時間常數(shù)電路去控制場效應管的關斷而達到后沿切相的效果,還需要穩(wěn)定的電壓供這些電路工作;因為這種調光器中使用的開關器件是場效應管,一般都會并聯(lián)上較大值的X電容以保護場效應管,這樣就加大了在正弦波下降沿切相時的檢測難度。因此,針對后沿切相調光器設計的LED驅動,既要能夠在任何切相位置保證調光器內部電路工作,又要能夠提供很低的阻抗去準確檢測切相位置,而且不能影響LED驅動的轉換效率。