LED驅(qū)動(dòng)器是指驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光或LED模塊組件正常工作的電源調(diào)整電子器件。由于LED PN結(jié)的導(dǎo)通特性決定,它能適應(yīng)的電源的電壓和電流變動(dòng)范圍十分狹窄,稍許偏離就可能無法點(diǎn)亮LED或者發(fā)光效率嚴(yán)重降低,或者縮短使用壽命甚至燒毀芯片?,F(xiàn)行的工頻電源和常見的電池電源均不適合直接供給LED,LED驅(qū)動(dòng)器就是這種可以驅(qū)使LED在最佳電壓或電流狀態(tài)下工作的電子組件。由于LED應(yīng)用幾乎遍及電子學(xué)應(yīng)用的各個(gè)領(lǐng)域,其發(fā)光強(qiáng)度,光色以及通斷控制等變化幾乎是無法預(yù)估的,所以LED驅(qū)動(dòng)器也就成為幾乎是一對(duì)一的伺服器件,使這個(gè)器件家族成員變得五花八門。最簡(jiǎn)單的LED驅(qū)動(dòng)器(如果能這樣稱呼它的話)可能就是一個(gè)或幾個(gè)串并聯(lián)的阻容元件在回路中分流分壓,它根本不成其為一個(gè)獨(dú)立的產(chǎn)品。而對(duì)于要求提供穩(wěn)定的恒流恒壓輸出的更普遍的商業(yè)應(yīng)用,則形成了一系列有精確的電源調(diào)整能力的系統(tǒng)解決方案。實(shí)現(xiàn)這些解決方案,通常需要比較復(fù)雜的電路設(shè)計(jì),其核心是LED驅(qū)動(dòng)IC的集成化應(yīng)用。通過在LED驅(qū)動(dòng)IC外圍設(shè)置不同的支持電路,構(gòu)建針對(duì)不同的LED應(yīng)用解決方案,小到手機(jī)顯示屏背光和按鍵燈光驅(qū)動(dòng),大到大功率LED路燈和大型戶外LED顯示屏等。 LED驅(qū)動(dòng)電源是把電源供應(yīng)轉(zhuǎn)換為特定的電壓電流以驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光的電壓轉(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。 按驅(qū)動(dòng)方式可分為兩大類: (1)恒流式:a、恒流驅(qū)動(dòng)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;b、恒流電路不怕負(fù)載短路,但嚴(yán)禁負(fù)載完全開路。c、恒流驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)LED是較為理想的,但相對(duì)而言價(jià)格較高。d、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:a、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;b、穩(wěn)壓電路不怕負(fù)載開路,但嚴(yán)禁負(fù)載完全短路。c、以穩(wěn)壓驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)LED,每串需要加上合適的電阻方可使每串LED顯示亮度平均;d、亮度會(huì)受整流而來的電壓變化影響。 2、按電路結(jié)構(gòu)方式分類 (1)電阻、電容降壓方式:通過電容降壓,在閃動(dòng)使用時(shí),由于充放電的作用,通過LED的瞬間電流極大,容易損壞芯片。易受電網(wǎng)電壓波動(dòng)的影響,電源效率低、可靠性低。(2)電阻降壓方式:通過電阻降壓,受電網(wǎng)電壓變化的干擾較大,不容易做成穩(wěn)壓電源,降壓電阻要消耗很大部分的能量,所以這種供電方式電源效率很低,而且系統(tǒng)的可靠也較低。(3)常規(guī)變壓器降壓方式:電源體積小、重量偏重、電源效率也很低、一般只有45%~60%,所以一般很少用,可靠性不高。(4)電子變壓器降壓方式:電源效率較低,電壓范圍也不寬,一般180~240V,波紋干擾大。(5)RCC降壓方式開關(guān)電源:穩(wěn)壓范圍比較寬、電源效率比較高,一般可以做到70%~80%,應(yīng)用也較廣。由于這種控制方式的振蕩頻率是不連續(xù),開關(guān)頻率不容易控制,負(fù)載電壓波紋系數(shù)也比較大,異常負(fù)載適應(yīng)性差。(6)PWM控制方式開關(guān)電源:主要由四部分組成,輸入整流濾波部分、輸出整流濾波部分、PWM穩(wěn)壓控制部分、開關(guān)能量轉(zhuǎn)換部分。PWM開關(guān)穩(wěn)壓的基本工作原理就是在輸入電壓、內(nèi)部參數(shù)及外接負(fù)載變化的情況下,控制電路通過被控制信號(hào)與基準(zhǔn)信號(hào)的差值進(jìn)行閉環(huán)反饋,調(diào)節(jié)主電路開關(guān)器件導(dǎo)通的脈沖寬度,使得開關(guān)電源的輸出電壓或電流穩(wěn)定(即相應(yīng)穩(wěn)壓電源或恒流電源)。電源效率極高,一般可以做到80%~90%,輸出電壓、電流穩(wěn)定。一般這種電路都有完善的保護(hù)措施,屬高可靠性電源。3。按電源安裝位置分類驅(qū)動(dòng)電源按安裝位置可分為外置電源和內(nèi)置電源。(1)外置電源顧名思義,外置電源就是把電源安裝在外面的。一般電壓比較高,對(duì)人有安全危險(xiǎn)的,就需要外置電源。與內(nèi)置電源的區(qū)別就是電源加了一個(gè)外殼,常見的有路燈。(2)內(nèi)置電源就是把電源安裝在燈具內(nèi),一般都是電壓比較低,12v到24v,對(duì)人沒什么安全隱患。這個(gè)常見的有球泡燈。 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)產(chǎn)品的公司的技術(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)企業(yè)都是從普通的開關(guān)電源轉(zhuǎn)型過來做LED電源,對(duì)LED的特點(diǎn)及使用認(rèn)識(shí)還不夠;(3) 目前關(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,過溫、過壓保護(hù)等問題都沒有一一解決;首先是驅(qū)動(dòng)電路整體壽命,尤其是關(guān)鍵器件如:電容在高溫下的壽命直接影響到電源的壽命;其次是LED驅(qū)動(dòng)器應(yīng)挑戰(zhàn)更高的轉(zhuǎn)換效率,尤其是在驅(qū)動(dòng)大功率LED時(shí)更是如此,因?yàn)樗形醋鳛楣廨敵龅墓β识甲鳛闊崃亢纳ⅲ娫崔D(zhuǎn)換效率的過低,影響了LED節(jié)能效果的發(fā)揮;目前在功率較?。?-5W)的應(yīng)用場(chǎng)合,恒流驅(qū)動(dòng)電源成本所占的比重已經(jīng)接近1/3,已經(jīng)接近了光源的成本,一定程度上影響了市場(chǎng)推廣。 工作原理 圖所示為一個(gè)典型的20V、14W恒壓(CV)、恒流(CV)輸出的電源電路。LED陣列的光輸出量與所流經(jīng)的電流量成正比。因此,LED驅(qū)動(dòng)器應(yīng)具有恒流輸出,而不是恒壓輸出。在本設(shè)計(jì)中,DC輸出未與AC輸入隔離,因而LED陣列和外殼應(yīng)與用戶安全地隔離開來。 AC輸入由BR1、C1和C2進(jìn)行整流和濾波。電感L1與C1和C2一起構(gòu)成一個(gè)π形濾波器,并提供EMI濾波。保險(xiǎn)絲F1在發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)提供保護(hù)。為使電源在空載下正常工作而不受損壞,使用齊納二極管VR2進(jìn)行恒壓調(diào)整并使電壓保持在約21V。 通過檢測(cè)電流檢測(cè)電阻R7上的壓降來實(shí)現(xiàn)恒流特性。并聯(lián)穩(wěn)壓器ICU3與R9、R8和R8A一起來在運(yùn)算放大器U2的反向輸入端生成0.07V的精確電壓參考。達(dá)到設(shè)定電流時(shí),R7上的電壓將超過參考電壓,這樣會(huì)使運(yùn)算放大器的輸出增大。此時(shí)會(huì)正向偏置D4,驅(qū)動(dòng)Q1的基極,進(jìn)而將電流從U1的EN/UV引腳拉出。電容C7和電阻R11提供環(huán)路補(bǔ)償。使用運(yùn)算放大器的限流方式使電流采樣電壓最小化,從而降低了損耗,使效率最高。 |
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