常用的LED驅動電源詳解
LED電源有很多種類,各類電源的質量、價格差異非常大,這也是影響產品質量及價格的重要因素之一。LED驅動電源通常可以分為三大類,一是開關恒流源,二是線性IC電源,三是阻容降壓電源。
1、開關恒流源
采用變壓器將高壓變為低壓,并進行整流濾波,以便輸出穩定的低壓直流電。開關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,所以對外殼絕緣性要求不高。非隔離安全性稍差,但成本也相對低,傳統節能燈就是采用非隔離電源,采用絕緣塑料外殼防護。開關電源的安全性相對較高(一般是輸出低壓),性能穩定,缺點是電路復雜、價格較高。開關電源技術成熟,性能穩定,是目前LED照明的主流電源。
2、線性IC電源
采用一個IC或多個IC來分配電壓,電子元器件種類少,功率因數、電源效率非常高,不需要電解電容,壽命長,成本低。缺點是輸出高壓非隔離,有頻閃,要求外殼做好防觸電隔離保護。市面上宣稱無(去)電解電容,超長壽命的,均是采用線性IC電源。IC驅電源具有高可靠性,高效率低成本優勢,是未來理想的LED驅動電源。
3、阻容降壓電源
采用一個電容通過其充放電來提供驅動電流,電路簡單,成本低,但性能差,穩定性差,在電網電壓波動時及容易燒壞LED,同時輸出高壓非隔離,要求絕緣防護外殼。功率因數低,壽命短,一般只適于經濟型小功率產品(5W以內)。功率高的產品,輸出電流大,電容不能提供大電流,否則容易燒壞,另外國家對高功率燈具的功率因數有要求,即7W以上的功率因數要求大于0.7,但是阻容降壓電源遠遠達不到(一般在0.2-0.3之間),所以高功率產品不宜采用阻容降壓電源。市場上,要求不高的低端型的產品,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品,也是采用阻容降壓電源。
4、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:
9
可見,不同類別的電源,其成本差異是非常大的,其中過認證的開關隔離源最貴,阻容降壓電源最便宜。
在中高端市場,開關恒流非隔離電源仍是市場的主流電源,廠家一般會在結構設計上進行防高壓隔離。而在低端市場,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計能力)。
采用不同的電源,產品的性能及價格是不一樣的,我們應該根據不同的市場選用不同的產品。
概括地說,LED驅動也是開關電源的一種,只是它有幾點特殊性,也是這類開關電源的共性,所以習慣上把它分類稱為LED驅動了。這幾點特殊性是:
1、它的電壓輸出是3.2的倍數,就是說電壓輸出的形式為3.2V、6.4V.9.6V、12.8V.。。.。,但最多一般不超過25.6V,因為超過這個數后,在開啟LED的時候,會因產品的一至性不好而發生瞬間燒掉最后導通的那只LED的可能性。而這個電壓也不是恒定的,而是隨負載的變化而變化,以達到恒流的目的。
2、它的輸出電流是恒定的,理想的電路是無論LED的特性曲線怎么變化,驅動電源的電流保持不變。但限于元件精度,還是會有少量的變化的,而這個變化也是判斷驅動電路是否優秀的重要參數,LED的導通與電壓的函數是一個非線性的“三段”關系,所以保持恒流非常重要。
3、它的啟動是軟啟動。由于LED的一致性非常差,并且在導通時內部PN結的活性發生瞬間變化,所以LED的驅動一般設計為軟啟動,來避開這個缺陷。
4、它的電路要求最簡單,因為很多時候,要求電路裝在一個很小的空間里,以配合LED照明的方便性,所以電路應盡可能的簡單,這樣也能節約成本、減少能耗。
5、它一般不要求隔離,因為很多產品是類似于普通照明燈一樣的結構,安全方面可與照明燈相仿就是,但這第5條是一個“選讀項”,大家在了解的時候不要有誤解,因為有的驅動還是需要隔離的,這個特點只適用于我們目前流行的電路,而不一定適合以后的電路發展需要。
綜上所述,可以認為:軟啟動、恒流、階躍電壓、電路簡單是它的特點。
這里再指出一點:很從人偏面的強調恒流,但卻閉口不提電壓,是不對的,因為恒流的概念與電壓無關,比如一個電源,如果僅僅是30V輸出的恒流,那么當你開路的時候,它的電壓就是30V了,這時你如果接上LED,那么這個直接用PN結工作的元件,會在最精確電路的反應之前燒掉的,
因為任何電路都需要有反應時間,而電路里的工作器件就是半導體,眾之的PN結在電源給出取樣信號后才能反應過來,而LED的PN結直接就開始工作了,所以它的“反應”比電路中“眾多的PN結配合”來得快,提前燒掉!當然也有特殊場合下用這種驅動的,但這種LED的驅動不允許輸出端開路的,
準確的說是“不允許輸出端開路后再接上LED”。所以在恒流的同時,我們要加上電壓概念才行,何況這樣更有利于理解LED的導通函數曲線