什么是LED驅(qū)動電源

　　LED驅(qū)動電源把電源供應(yīng)轉(zhuǎn)換為特定的電壓電流以驅(qū)動LED發(fā)光的電壓轉(zhuǎn)換器，通常情況下：LED驅(qū)動電源的輸入包括高壓工頻交流（即市電）、低壓直流、高壓直流、低壓高頻交流（如電子變壓器的輸出）等。而LED驅(qū)動電源的輸出則大多數(shù)為可隨LED正向壓降值變化而改變電壓的恒定電流源。LED電源核心元件包括開關(guān)控制器、電感器、開關(guān)元器件（MOSfet）、反饋電阻、輸入濾波器件、輸出濾波器件等等。根據(jù)不同場合要求、還要有輸入過壓保護(hù)電路、輸入欠壓保護(hù)電路，LED開路保護(hù)、過流保護(hù)等電路。

　　LED驅(qū)動電源的特點(diǎn)

　　（1）高可靠性

　　特別像LED路燈的驅(qū)動電源，裝在高空，維修不方便，維修的花費(fèi)也大。

　?。?）高效率

　　LED是節(jié)能產(chǎn)品，驅(qū)動電源的效率要高。對于電源安裝在燈具內(nèi)的結(jié)散熱非常重要。電源的效率高，它的耗損功率小，在燈具內(nèi)發(fā)熱量就小，也就降低了燈具的溫升。對延緩LED的光衰有利。

　?。?）高功率因素

　　功率因素是電網(wǎng)對負(fù)載的要求。一般70瓦以下的用電器，沒有強(qiáng)制性指標(biāo)。雖然功率不大的單個用電器功率因素低一點(diǎn)對電網(wǎng)的影響不大，但晚上使用照明量大，同類負(fù)載太集中，會對電網(wǎng)產(chǎn)生較嚴(yán)重的污染。對于30瓦~40瓦的LED驅(qū)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(biāo)要求。

　?。?）驅(qū)動方式 現(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(dú)給每路LED供電。這種方式，組合靈活，一路LED故障，不影響其他LED的工作，但成本會略高一點(diǎn)。另一種是直接恒流供電也就是“中科慧寶”改采用的驅(qū)動方式，LED串聯(lián)或并聯(lián)運(yùn)行。它的優(yōu)點(diǎn)是成本低一點(diǎn)，但靈活性差，還要解決某個LED故障，不影響其他LED運(yùn)行的問題。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好。也許是以后的主流方向。

　?。?）浪涌保護(hù)

　　LED抗浪涌的能力是比較差的，特別是抗反向電壓能力。加強(qiáng)這方面的保護(hù)也很重要。有些LED燈裝在戶外，如LED路燈。由于電網(wǎng)負(fù)載的啟甩和雷擊的感應(yīng)，從電網(wǎng)系統(tǒng)會侵入各種浪涌，有些浪涌會導(dǎo)致LED的損壞。因此分析“中科慧寶”的驅(qū)動電源在浪涌保護(hù)方面應(yīng)該有一定的欠缺，而至于電源及燈具頻繁更換，LED驅(qū)動電源要有抑制浪涌的侵入，保護(hù)LED不被損壞的能力。

　?。?）保護(hù)功能

　　電源除了常規(guī)的保護(hù)功能外，最好在恒流輸出中增加LED溫度負(fù)反饋，防止LED溫度過高；要符合安規(guī)和電磁兼容的要求。

　　LED驅(qū)動電源的分類

　?。?）恒流式

　　恒流驅(qū)動電路輸出的電流是恒定的，而輸出的直流電壓卻隨著負(fù)載阻值的大小不同在一定范圍內(nèi)變化，負(fù)載阻值小，輸出電壓就低，負(fù)載阻值越大，輸出電壓也就越高； 恒流電路不怕負(fù)載短路，但嚴(yán)禁負(fù)載完全開路； 恒流驅(qū)動電路驅(qū)動LED是較為理想的，但相對而言價格較高； 應(yīng)注意所使用最大承受電流及電壓值，它限制了LED的使用數(shù)量。

　　（2）穩(wěn)壓式

　　當(dāng)穩(wěn)壓電路中的各項(xiàng)參數(shù)確定以后，輸出的電壓是固定的，而輸出的電流卻隨著負(fù)載的增減而變化； 穩(wěn)壓電路不怕負(fù)載開路，但嚴(yán)禁負(fù)載完全短路； 以穩(wěn)壓驅(qū)動電路驅(qū)動LED，每串需要加上合適的電阻方可使每串LED顯示亮度平均； 亮度會受整流而來的電壓變化影響。

　　確定LED驅(qū)動電源質(zhì)量的七大原則

　　1、放棄4路以上輸出，發(fā)展單路或兩路輸出，放棄大電流和超大電流，發(fā)展小電流。

　　輸出路數(shù)越多越復(fù)雜，不同出路之間的電流干擾解決起來成本很高，如不解決則故障率較高。另外輸出路數(shù)越多則總輸出電流也就越大，而電流是發(fā)熱的主要原因，電壓本身不直接導(dǎo)致發(fā)熱，簡單來說發(fā)熱量與電流的平方成正比，也就是說電流增加到原來的2倍的話，發(fā)熱量將增加到原來的4倍，電流增加到原來3倍，發(fā)熱量將增加到原來9倍。綜上所述，單路或兩路輸出的LED燈電源故障率會降低很多。

　　2、智能控制是LED燈具的優(yōu)勢之一，而電源是智能控制的關(guān)鍵。

　　智能控制在LED路燈和LED隧道燈照明應(yīng)用上條件最成熟效果最明顯，智能控制能在不同時間段、根據(jù)道路車流密度來實(shí)現(xiàn)燈具功率的無級控制，既滿足應(yīng)用要求，又實(shí)現(xiàn)巨大的節(jié)能效果，可以為公路主管單位節(jié)省大量經(jīng)費(fèi)。在隧道照明上的應(yīng)用不但可以節(jié)能，還可以按照隧道外的亮度情況自動調(diào)節(jié)隧道出入口亮度，給司機(jī)提供一個視覺過度階段，以保證駕駛安全。

　　3、放棄大功率、超大功率，選擇較高穩(wěn)定性的中小功率電源。

　　因?yàn)楣β试酱螅l(fā)熱量越大，里面的零部件也越緊湊，不利于散熱，而溫度正是電源發(fā)生故障的罪魁禍?zhǔn)?。再者，小功率電源相對來說發(fā)展的較為成熟，穩(wěn)定性和成本方面都有優(yōu)勢。其實(shí)很多大功率電源方案都沒有經(jīng)過時間驗(yàn)證及實(shí)踐證明，都是匆匆上馬的項(xiàng)目，都是實(shí)驗(yàn)性的產(chǎn)品，因此故障層出不窮。相比之下中小功率電源因發(fā)展較早，技術(shù)方案要成熟的多。

　　4、散熱和防護(hù)是電源故障的主要外部因素。

　　不僅電源本身會發(fā)熱，燈具也會發(fā)熱，這兩種熱源如何合理的散發(fā)出去是燈具設(shè)計工程師必須考慮的問題，一定要防止熱量的過度集中，形成熱島效應(yīng)，影響電源壽命。采用分離式電源方案是一個好的選擇。

　　5、維護(hù)的可行性。

　　電源的故障問題不可能完全避免，成都朝月光電提出了維護(hù)簡便性原則。只有把電源的更換做的跟常規(guī)照明的光源的更換那么簡便時，才能是用戶用的開心，即便是電源壞了，心情也不會太差，而用戶的心情好壞決定著LED燈廠家的命運(yùn)。

　　6、防護(hù)性能。

　　防護(hù)問題也很重要，水分的滲透可能引起電源的短路，外殼上的沙塵會影響電源的散熱，暴曬則容易引起高溫和電線及其他元器件的老化，從實(shí)際使用中的經(jīng)驗(yàn)來看，旋轉(zhuǎn)接線插頭的故障率較高，多數(shù)為漏水造成故障。

　　7、模塊化設(shè)計。

　　模塊化設(shè)計已經(jīng)成為當(dāng)今的潮流，必須在模塊電源一體化上想辦法，如果電源能用插拔的方式解決維護(hù)問題，一定會受到用戶的歡迎，同時還需建立接口標(biāo)準(zhǔn)化，讓不同廠家的LED燈電源能夠通用。

　　LED驅(qū)動電源常見問題

　　1、LED驅(qū)動電路直接影響LED壽命

　　咱們所說的LED驅(qū)動包括數(shù)碼驅(qū)動和類推驅(qū)動兩類，數(shù)碼驅(qū)動指數(shù)字電路驅(qū)動，包括數(shù)字調(diào)光操控，RGB全彩變幻等。類推驅(qū)動指類推電路驅(qū)動，包括AC恒流開關(guān)電源，DC恒流操控電路。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，這些元件都有運(yùn)用壽數(shù)，任何一個器材失效都會致使整個電路的失效或許有些功用失效。 LED的運(yùn)用壽數(shù)是5-10萬小時，按5萬小時算，接連點(diǎn)亮，有近6年的壽數(shù)。開關(guān)電源的壽數(shù)是很難到達(dá)6年的，市面上出售的開關(guān)電源質(zhì)保期通常是2-3年，到達(dá)6年質(zhì)保的電源是軍品級別的，價錢是通常電源的4-6倍，通常的燈具廠是很難承受的。所以LED燈具的毛病多為驅(qū)動電路毛病。

　　2、LED驅(qū)動電源散熱難題

　　LED為冷光源，作業(yè)結(jié)溫不能超過限值，描繪時還要留必定余量。整個燈具的描繪要思考外形漂亮，裝置便利，配光，散熱等許多方面難題，要在許多要素中尋求平衡點(diǎn)，這樣全體的燈具才是最棒的.LED燈具的開展時刻不長，能夠?qū)W習(xí)的經(jīng)歷不多，許多描繪都是不斷完善的。有些LED燈具廠家所用電源為外協(xié)或許外購，燈具描繪師對電源知道不多，給LED的散熱空間較大，給電源的散熱空間較小。通常是描繪好燈具后再找適宜的電源來配套，這樣就給電源的配套帶來必定的難度。常常碰到因燈具內(nèi)部空間較小或許內(nèi)部溫度較高，并且本錢操控較低，無法配到適宜電源。有些LED燈具廠有電源研制才干，在開端描繪燈具前期進(jìn)行評價，電源的描繪同步進(jìn)行，就能處理以上難題。在描繪中要?dú)w納思考LED的散熱和電源的散熱，全體操控?zé)艟叩臏厣?，這樣才干描繪出較好的燈具。

　　3、LED驅(qū)動電源描繪中的難題

　　a、功率描繪。盡管LED光效高，可是還有80-85%的熱能損耗，致使燈具內(nèi)部有20-30度的溫升，若是室溫25度狀況，燈具內(nèi)部就有45-55度，電源長時刻在高溫環(huán)境下作業(yè)，要確保壽命就必須加大功率余量，通常留到1.5-2倍的余量。

　　b、元件選型。燈具內(nèi)部溫度45-55度狀況下，電源內(nèi)部溫升還有20度左右，則元件鄰近的溫度要到達(dá)65-75度。有些元件在高溫狀況參數(shù)會飄移，還有些壽命會縮短，所以器材要挑選能在較高溫度長時刻運(yùn)用的，特別注意電解電容和導(dǎo)線。

　　c、電功能描繪。開關(guān)電源對準(zhǔn)LED的參數(shù)描繪，主要是恒流參數(shù)，電流的巨細(xì)決議LED的亮度，若是批量電流差錯較大，則整批燈的亮度不均勻。并且溫度的改變也能致使電源輸出電流偏移。

　　e、認(rèn)證難題。目前國內(nèi)還沒有對準(zhǔn)LED燈具的規(guī)范，國家相關(guān)部分正在研討制定，國內(nèi)出售的燈具認(rèn)證是參照照明燈具的規(guī)范，外銷的是做CE或UL等認(rèn)證，還有些參照國外的LED燈具規(guī)范來做。所以對準(zhǔn)這種狀況，開關(guān)電源的描繪要一起滿意以上的這些規(guī)范是比擬艱難的，咱們只能對準(zhǔn)不一樣的需求滿意不一樣的認(rèn)證。

　　4、LED驅(qū)動電源運(yùn)用參數(shù)。

　　外購驅(qū)動電源在挑選上主要看恒流和恒流的電壓規(guī)模。恒流值挑選為LED的規(guī)范電流偏下。電壓規(guī)模的挑選要適中，盡量不要挑選較大規(guī)模，防止功率的糟蹋。

　　LED驅(qū)動電源的保護(hù)方法

　　1、保護(hù)LED驅(qū)動電源中采用保險絲（管）

　　由于保險絲是一次性的，且反應(yīng)速度慢，效果差、使用麻煩，所以保險絲不適宜用于LED燈成品中，因?yàn)長ED燈現(xiàn)在主要是在城市的光彩工程和亮化工程。它要求LED保護(hù)電路要很苛刻：在超出正常使用電流時能立即啟動保護(hù)，讓LED的供電通路就被斷開，使LED和電源都能得到保護(hù)，在整個燈正常后又能夠自動恢復(fù)供電，不影響LED工作。電路不能太復(fù)雜體積不能太大，成本還要低。所以采用保險絲的方式實(shí)現(xiàn)起來很困難。

　　2、LED驅(qū)動電源使用瞬態(tài)電壓抑制二極體

　　瞬態(tài)電壓抑制二極體是一種二極體形式的高效能保護(hù)器件。當(dāng)它的兩極受到反向瞬態(tài)高能量沖擊時，能以10的負(fù)12次方秒極短時間的速度，使自己兩極間的高阻立即降低為低阻，吸收高達(dá)數(shù)千瓦的浪涌功率，把兩極間的電壓鉗位元在一個預(yù)定的電壓值，有效的保護(hù)了電子線路中的精密元器件。瞬態(tài)電壓抑制二極體具有回應(yīng)時間快、瞬態(tài)功率大、漏電流低、擊穿電壓偏差一致性好、鉗位元電壓較易控制、無損壞極限、體積小等優(yōu)點(diǎn)。

　　但是在實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn)要尋找滿足要求電壓值的TVS器件很不容易。 LED光珠的損壞主要是因?yàn)殡娏鬟^大使芯片內(nèi)部過熱造成的。 TVS只能探測過電壓不能探測過電流。要選擇合適的電壓保護(hù)點(diǎn)很難掌握，這種器件就無法生產(chǎn)也就很難在實(shí)際中使用。

　　3、LED驅(qū)動電源選擇自恢復(fù)保險絲

　　自恢復(fù)保險絲又稱為高分子聚合物正溫度熱敏電阻PTC，是由聚合物與導(dǎo)電粒子等構(gòu)成。當(dāng)正常工作電流通過（或元件處于正常環(huán)境溫度）時，PTC自恢復(fù)保險絲呈低阻狀態(tài)；當(dāng)電路中有異常過電流通過（或環(huán)境溫度升高）時，大電流（或環(huán)境溫度升高）所產(chǎn)生的熱量使聚合物迅速膨脹，也就切斷了導(dǎo)電粒子所構(gòu)成的導(dǎo)電通路，PTC自恢復(fù)保險絲呈高阻狀態(tài)；在正常工作狀態(tài)自恢復(fù)保險管的發(fā)熱很小，在異常工作狀態(tài)它的發(fā)熱很高阻值就很大，也就限制了通過它的電流，從而起到了保護(hù)LED驅(qū)動電源的作用。

　　如何解決LED驅(qū)動電源的易損壞問題

　　為解決LED驅(qū)動電源故障率高、維護(hù)難等問題，通過對LED發(fā)光原理及電源需求分析，結(jié)合目前實(shí)際應(yīng)用情況，我們嘗試在LED道路照明中采用低壓直流供電模式。通過直流供電不僅降低LED驅(qū)動電源故障率，還可降低道路照明的安全風(fēng)險，并為未來電動汽車充電提供便利。

　　隨著發(fā)光二極管（LED）技術(shù)的不斷發(fā)展，LED照明從室內(nèi)逐步向室外拓展。LED在道路照明領(lǐng)域推廣緩慢其原因是道路照明功率大、運(yùn)行環(huán)境惡劣等。大功率LED路燈經(jīng)過一段時間的跟蹤檢測，部分LED燈具陸續(xù)出現(xiàn)故障。通過對故障的分析，我們發(fā)現(xiàn)LED驅(qū)動電源損壞所占比例高達(dá)90%。雖然LED路燈理論使用壽命長達(dá)5萬小時（13.7年），但其驅(qū)動電路的壽命較短，約為1.2萬小時（3年）。驅(qū)動電源成為制約LED路燈使用壽命的短板。同時由于LED驅(qū)動電源需與LED顆粒相匹配，缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，各供應(yīng)商生產(chǎn)的驅(qū)動電源輸出接口不統(tǒng)一，質(zhì)量良莠不齊，給LED路燈維修帶來不便，且更換驅(qū)動電源的費(fèi)用較高。

　　LED驅(qū)動電源被納入國家3C強(qiáng)制認(rèn)證范疇。電源問題已成為影響到LED燈具的推廣應(yīng)用的重要因素。只有解決LED電源問題，才能打開LED燈具在道路照明中的應(yīng)用。

　　一、LED顆粒對電源的要求

　　為解決LED電源問題，我們需要了解LED顆粒的基本工作原理及其對電源的供電需求。

　　目前道路照明中使用的LED燈具為整體發(fā)光結(jié)構(gòu)，包含LED光源及電源兩部分。LED光源是由一定數(shù)量的大功率LED顆?；炻?lián)（先串后并）成一個整體發(fā)光芯片。單個LED其實(shí)就是一個二極管，當(dāng)在二極管兩端施加一定的正向電壓激發(fā)P-N結(jié)傳導(dǎo)電流，LED就能發(fā)出光。單顆LED的標(biāo)稱電壓為3.4V±0.2V（實(shí)際工作電壓約2.8～3.8V）。工作電流與功率和亮度相關(guān)，不同功率的LED，電流不同。通常來講，功率越大電流越高則發(fā)出的光越多。道路照明中使用的大功率1W LED顆粒的標(biāo)稱電流為350mA。

　　通過對實(shí)際應(yīng)用的LED燈具的結(jié)構(gòu)分析，我們可以清楚看到LED燈具是由一定數(shù)量的LED顆粒串聯(lián)后得到一個工作電壓為40.8V±2.4V的LED串，再將這些LED串進(jìn)行并聯(lián)得到一個工作電流為3.5A的LED燈具。計算損耗，該燈具對電源的需求為48V/3.5A。

　　二、LED驅(qū)動電源

　　現(xiàn)有的路燈供電線路為220V交流電，必須進(jìn)行降壓、整流、穩(wěn)流三個步驟方可為LED燈具提供穩(wěn)定的低壓直流電源。先將220V交流電降壓成48V低壓的交流電，然后將低壓的交流電經(jīng)橋式整流變換成低壓的直流電，較后再通過高效率的開關(guān)穩(wěn)壓器變換成恒流源，為LED顆粒提供恒定的電流。

　　為降低芯片故障率，多數(shù)廠家選擇少串多并的組合方式，現(xiàn)有LED燈具電壓需求多為48V，每個LED燈具對電源的電壓和電流要求可能略有不同，在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)根據(jù)整燈的電壓和電流選擇合適的驅(qū)動電源。

　　三、電源故障分析

　　由于LED顆粒與電源共同分布在燈具狹小的空間內(nèi)，為達(dá)到防潮防水要求，必須將電源進(jìn)行密封，但也帶來散熱困難的問題。在夏季LED光源的溫度可以達(dá)到70多度。LED電源在這種高溫環(huán)境下工作，壽命大幅下降。同時由于整體密封，損壞的零件無法現(xiàn)場更換，只能整體替換，不僅維修困難而且費(fèi)用高。這也是使用單位對LED路燈應(yīng)用熱情不高的原因之一。

　　四、直流供電模式

　　既然分散在各個路燈燈具內(nèi)的驅(qū)動電源散熱問題無法解決，為何不能將分散的驅(qū)動電源從燈具轉(zhuǎn)移到地面，集中到地面的變壓器或開關(guān)箱內(nèi)統(tǒng)一處理。集中在地面的直流變壓器不僅轉(zhuǎn)換效率高，而且溫度可控，同時也便于維修。LED路燈一旦實(shí)現(xiàn)低壓直流供電模式也會給路燈用電安全提供保障，更可為未來電動汽車充電提供條件。

　　五、技術(shù)途徑

　　對現(xiàn)有LED路燈可較大限度利用現(xiàn)有設(shè)備。在原有的變壓器末端（或開關(guān)箱處）增加變壓、整流設(shè)備，通過變壓、整流、濾波輸出48V低壓直流電，通過原有電纜（例4×25mm2 1×16mm2）向LED路燈供電。

　　對于新、改建LED路燈可以進(jìn)一步優(yōu)化配電控制線路的設(shè)計。利用大功率整流器對220V／380V交流電集中整流得到標(biāo)準(zhǔn)的直流電源，為LED路燈直接提供低壓直流電。因此，傳統(tǒng)的LED路燈的驅(qū)動電源可以去掉，可由路燈配電控制直接提供直流電源，LED路燈的結(jié)構(gòu)設(shè)計可以更加簡化，可靠性也相應(yīng)增加。

　　六、直流供電的優(yōu)勢

　　1、解決目前LED路燈燈具驅(qū)動電源使用壽命較短問題；

　　2、提高LED燈具整燈光效效率（目前國內(nèi)及歐美國家均將含有光源和電源，把整燈光效作為LED燈具的節(jié)能檢測指標(biāo)），同時集中降壓整流，降低系統(tǒng)能耗；

　　3、降低路燈設(shè)施運(yùn)行中的安全風(fēng)險（在我國50V以下交流電為安全電壓，直流電壓在實(shí)際使用中安全性高于交流電）；

　　4、LED路燈的驅(qū)動電源去掉，大大減少了故障點(diǎn)，不僅維修方便而且造價大幅降低；

　　5、道路兩側(cè)的路燈直流電源可以實(shí)現(xiàn)對電動汽車、電瓶車充電提供便利。