?三種常用的LED驅(qū)動(dòng)電源詳解

一、什么是LED驅(qū)動(dòng)電源

LED驅(qū)動(dòng)電源就是把電源供應(yīng)轉(zhuǎn)換為特定的電壓電流以驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光的電源轉(zhuǎn)換器，通常情況下：LED驅(qū)動(dòng)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(dòng)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驅(qū)動(dòng)電源的特點(diǎn)

1．高可靠性特別像LED路燈的驅(qū)動(dòng)電源，裝在高空，有防水鋁殼驅(qū)動(dòng)電源，質(zhì)量好的話不容易壞，減少維修次數(shù)。

2．高效率LED是節(jié)能產(chǎn)品，驅(qū)動(dòng)電源的效率要高。對(duì)于電源安裝在燈具內(nèi)的結(jié)構(gòu)，尤為重要。因?yàn)長(zhǎng)ED的發(fā)光效率隨著LED溫度的升高而下降，所以LED的散熱非常重要。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(duì)延緩LED的光衰有利。

3．高功率因數(shù)功率因數(shù)是電網(wǎng)對(duì)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(gè)用電器功率因素低一點(diǎn)對(duì)電網(wǎng)的影響不大，但晚上大家點(diǎn)燈，同類負(fù)載太集中，會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生較嚴(yán)重的污染。對(duì)于30瓦~40瓦的LED驅(qū)動(dòng)電源，據(jù)說(shuō)不久的將來(lái)，也許會(huì)對(duì)功率因數(shù)方面有一定的指標(biāo)要求。

4．驅(qū)動(dòng)方式現(xiàn)在通行的有兩種：其一是一個(gè)恒壓源供多個(gè)恒流源，每個(gè)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(huì)略高一點(diǎn)。另一種是直接恒流供電，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(gè)LED故障，不影響其他LED運(yùn)行的問(wèn)題。這兩種形式，在一段時(shí)間內(nèi)并存。多路恒流輸出供電方式，在成本和性能方面會(huì)較好。也許是以后的主流方向。

5．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(huì)侵入各種浪涌，有些浪涌會(huì)導(dǎo)致LED的損壞。因此LED驅(qū)動(dòng)電源要有抑制浪涌的侵入，保護(hù)LED不被損壞的能力。

6．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(guò)高。

7．防護(hù)方面燈具外安裝型，電源結(jié)構(gòu)要防水、防潮，外殼要耐曬。

8．驅(qū)動(dòng)電源的壽命要與LED的壽命相適配。

9．要符合安規(guī)和電磁兼容的要求。

LED驅(qū)動(dòng)電源的不足

LED驅(qū)動(dòng)電源目前存在不足的原因：

1） 生產(chǎn)LED照明及相關(guān)的技術(shù)人員對(duì)開關(guān)電源的了解不夠，做出的電源是可以正常工作，但一些關(guān)鍵性的評(píng)估及電磁兼容的考慮不夠，還是有一定得隱患；

2） 大部分LED電源生產(chǎn)都是從普通的開關(guān)電源轉(zhuǎn)型過(guò)來(lái)做LED電源，對(duì)LED的特點(diǎn)及使用認(rèn)識(shí)還不夠；

3） 關(guān)于LED的標(biāo)準(zhǔn)幾乎沒有，大部分都是參考開關(guān)電源和電子整流器的標(biāo)準(zhǔn)；

4） 現(xiàn)在大部分LED電源沒有統(tǒng)一，所以量大部分都比較小。采購(gòu)量小，價(jià)格就偏高，而且元器件供應(yīng)商也不太配合；

5） LED電源的穩(wěn)定性：寬電壓輸入，高溫和低溫工作，過(guò)溫、過(guò)壓保護(hù)等問(wèn)題都沒有一一解決。

LED驅(qū)動(dòng)電源的發(fā)展方向

1、提高驅(qū)動(dòng)電源的壽命

LED很重要的優(yōu)點(diǎn)之一是使用壽命長(zhǎng)，約為3萬(wàn)~10萬(wàn)小時(shí)。傳統(tǒng)的LED驅(qū)動(dòng)電源中含有電解電容，而電解電容的壽命比較短，約為5，000小時(shí)，這是制約LED驅(qū)動(dòng)電源壽命的主要原因，因此在LED驅(qū)動(dòng)電源中應(yīng)盡可能不采用電解電容。

2、提高驅(qū)動(dòng)電源的輸入功率因數(shù)，減小總諧波失真美國(guó)能源部發(fā)布的“能源之星”（ENERGYSTAR）固態(tài)照明文件中規(guī)定：任何功率等級(jí)都需要強(qiáng)制進(jìn)行功率因數(shù)校正。這一標(biāo)準(zhǔn)適用于一系列的產(chǎn)品，如臺(tái)燈、柜櫥照明燈等等。其中，家庭住宅照明的LED驅(qū)動(dòng)電源的功率因數(shù)必須大于0.7，商業(yè)照明中必須大于0.9。IEC61000-3-2諧波含量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定在大于25W功率等級(jí)的照明中應(yīng)滿足總諧波失真（Total Harmonic DistorTIon，THD）小于35%，功率因數(shù)不小于0.7。這些標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)，對(duì)于LED照明的驅(qū)動(dòng)電源的設(shè)計(jì)提出了更高的要求。

3、減小驅(qū)動(dòng)電源的體積

LED本身比較小巧，這對(duì)于便攜式產(chǎn)品非常有利。LED的驅(qū)動(dòng)電源也應(yīng)該盡量小巧，使其能夠順利裝入LED燈座。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)盡量減小驅(qū)動(dòng)電源的體積。 ［5］

4、提高驅(qū)動(dòng)電源的可靠性

在LED工作過(guò)程中，溫度變高、器件老化等非人為因素會(huì)對(duì)LED本體造成致命的損壞。因此在LED驅(qū)動(dòng)電源中應(yīng)該加入過(guò)壓保護(hù)、過(guò)流保護(hù)等保護(hù)電路，對(duì)意外事故進(jìn)行應(yīng)急處理，保證LED本體的安全工作。

三種常用的LED驅(qū)動(dòng)電源詳解

1、開關(guān)恒流源

采用變壓器將高壓變?yōu)榈蛪海⑦M(jìn)行整流濾波，以便輸出穩(wěn)定的低壓直流電。開關(guān)恒流源又分隔離式電源和非隔離式電源，隔離是指輸出高低電壓隔離，安全性非常高，所以對(duì)外殼絕緣性要求不高。非隔離安全性稍差，但成本也相對(duì)低，傳統(tǒng)節(jié)能燈就是采用非隔離電源，采用絕緣塑料外殼防護(hù)。開關(guān)電源的安全性相對(duì)較高（一般是輸出低壓），性能穩(wěn)定，缺點(diǎn)是電路復(fù)雜、價(jià)格較高。開關(guān)電源技術(shù)成熟，性能穩(wěn)定，是目前LED照明的主流電源。

　　圖1：開關(guān)恒流隔離式日光燈管電源

　　圖2：開關(guān)恒流隔離電源原理圖

　　圖3：開關(guān)恒流源電源

　　圖4：開關(guān)恒流非隔離電源原理圖

2、線性IC電源

采用一個(gè)IC或多個(gè)IC來(lái)分配電壓，電子元器件種類少，功率因數(shù)、電源效率非常高，不需要電解電容，壽命長(zhǎng)，成本低。缺點(diǎn)是輸出高壓非隔離，有頻閃，要求外殼做好防觸電隔離保護(hù)。市面上宣稱無(wú)（去）電解電容，超長(zhǎng)壽命的，均是采用線性IC電源。IC驅(qū)電源具有高可靠性，高效率低成本優(yōu)勢(shì)，是未來(lái)理想的LED驅(qū)動(dòng)電源。

　　圖5：線性IC電源

　　圖6：線性IC電源原理圖

3、阻容降壓電源

采用一個(gè)電容通過(guò)其充放電來(lái)提供驅(qū)動(dòng)電流，電路簡(jiǎn)單，成本低，但性能差，穩(wěn)定性差，在電網(wǎng)電壓波動(dòng)時(shí)及容易燒壞LED，同時(shí)輸出高壓非隔離，要求絕緣防護(hù)外殼。功率因數(shù)低，壽命短，一般只適于經(jīng)濟(jì)型小功率產(chǎn)品（5W以內(nèi)）。功率高的產(chǎn)品，輸出電流大，電容不能提供大電流，否則容易燒壞，另外國(guó)家對(duì)高功率燈具的功率因數(shù)有要求，即7W以上的功率因數(shù)要求大于0.7，但是阻容降壓電源遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到（一般在0.2-0.3之間），所以高功率產(chǎn)品不宜采用阻容降壓電源。市場(chǎng)上，要求不高的低端型的產(chǎn)品，幾乎全部是采用阻容降壓電源，另外，一些高功率的便宜的低端產(chǎn)品，也是采用阻容降壓電源。

　　圖7：阻容降壓電源

　　圖8：阻容降壓電源原理圖

幾種電源成本性能比較

以3W小球泡和16W日光燈管為例，各種電源成本比較：

可見，不同類別的電源，其成本差異是非常大的，其中過(guò)認(rèn)證的開關(guān)隔離源最貴，阻容降壓電源最便宜。

各類電源性能之比較：

在中高端市場(chǎng)，開關(guān)恒流非隔離電源仍是市場(chǎng)的主流電源，廠家一般會(huì)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上進(jìn)行防高壓隔離。而在低端市場(chǎng)，大部份廠家是采用阻容降壓電源，也有部分廠家采用線性IC電源（要求廠家有一定的設(shè)計(jì)能力）。

采用不同的電源，產(chǎn)品的性能及價(jià)格是不一樣的，我們應(yīng)該根據(jù)不同的市場(chǎng)選用不同的產(chǎn)品。