LED照明設計全揭秘之驅(qū)動的選擇與設計技巧

文章來源:恒光電器

發(fā)布時間:2013-10-31

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LED驅(qū)動器通用要求

LED 的排列方式及l(fā)ed光源的規(guī)范決定著基本的驅(qū)動器要求,。LED 驅(qū)動器的主要功能就是在一定的工作條件范圍下限制流過LED 的電流， 而無論輸入及輸出電壓如何變化,。led驅(qū)動器基本的工作電路示意圖如圖1所示,，其中所謂的“隔離”表示交流線路電壓與LED(即輸入與輸出)之間沒有物理上的電氣連接，最常用的是采用變壓器來電氣隔離,，而“非隔離”則沒有采用高頻變壓器來電氣隔離,。

值得一提的是，在LED 照明設計中,，AC-DC 電源轉(zhuǎn)換與恒流驅(qū)動這兩部分電路可以采用不同配置：

(1)整體式(integral)配置,，即兩者融合在一起，均位于照明燈具內(nèi),，這種配置的優(yōu)勢包括優(yōu)化能效及簡化安裝等,；

(2)分布式(distributed)配置，照明產(chǎn)品,，即兩者單獨存在,，恒光電器，這種配置簡化安全考慮,，并增加靈活性,。

如何選擇LED驅(qū)動方式

如今在市場上典型的LED驅(qū)動器包括兩類，即線性驅(qū)動器和開關驅(qū)動器,；大概的適用范圍見圖2.如電流大于500mA的大電流應用采用開關穩(wěn)壓器,，因為線性驅(qū)動器限于自身結構原因，無法提供這樣大的電流,；而在電流低于 200mA的低電流應用中,，通常采用線性穩(wěn)壓器或分離穩(wěn)壓器;而在200至500mA的中等電流應 用中,，既可以采用線性穩(wěn)壓器，也可以采用開關穩(wěn)壓器,。

開關穩(wěn)壓器的能效高，且提供極佳的亮度控制,。線性穩(wěn)壓器結構比較簡單,，易于設計，提供穩(wěn)流及過流保護,，且沒有電磁兼容性(EMC)問題,。

在低電流LED應用中，電阻型驅(qū)動器盡管成本較低且結構簡單,，設計,，但這種驅(qū)動器在低電壓條件下，正向電流較低,，會導致LED亮度不足,，且在負載突降等瞬態(tài)條件下，LED可能受損,；并且電阻是耗能元件,，整個方案的能效較低，見圖3,。

例如在采用DC-DC電源的led照明應用中,，可以采用的LED驅(qū)動方式有電阻型、線性穩(wěn)壓器及開關穩(wěn)壓器等,，基本的應用示意圖見圖4,。

電阻型驅(qū)動方式中，調(diào)整與LED 串聯(lián)的電流檢測電阻即可控制LED 的正向電流,，這種驅(qū)動方式易于設計,、成本低，且沒有電磁兼容(EMC)問題,，劣勢是依賴于電壓,、需要篩選(binning) LED，且能效較低,。

線性穩(wěn)壓器同樣易于設計且沒有EMC 問題,，還支持電流穩(wěn)流及過流保護(fold back)，且提供外部電流設定點,，不足在于功率耗散問題,，及輸入電壓要始終高于正向電壓，且能效不高,。開關穩(wěn)壓器通過PWM 控制模塊不斷控制開關(FET)的開和關,，進而控制電流的流動,。

開關穩(wěn)壓器具有更高的能效，與電壓無關,，且能控制亮度,，不足則是成本相對較高，復雜度也更高,，且存在電磁干擾(EMI)問題,。LED DC-DC 開關穩(wěn)壓器常見的拓撲結構包括降壓(Buck)、升壓(Boost),、降壓-升壓(Buck-Boost)或單端初級電感轉(zhuǎn)換器(SEPic)等不同類型,。

其中，所有工作條件下最低輸入電壓都大于LED 串最大電壓時采用降壓結構,，如采用24 Vdc 驅(qū)動6 顆串聯(lián)的LED;與之相反,，所有工作條件下最大輸入電壓都小于最低輸出電壓時采用升壓結構，如采用12 Vdc 驅(qū)動 6 顆串聯(lián)的LED,；而輸入電壓與輸出電壓范圍有交迭時可以采用降壓-升壓或SEPIC 結構,，如采用12 Vdc 或12 Vac 驅(qū)動 4 顆串聯(lián)的LED,但這種結構的成本及能效最不理想。

LED驅(qū)動器標準

LED 驅(qū)動器本身也在不斷演進,，LED照明企業(yè),， 著重于進一步提高能效、 增加功能及功率密度,。 美國“能源之星”的固態(tài)照明規(guī)范提出的是照明器具級的能效限制,，涉及包括功率因數(shù)在內(nèi)的特定產(chǎn)品要求。而歐盟的IEC 61347-2-13 (5/2006)標準針對采用直流或交流供電的LED模塊的要求包括：

最大安全特低電壓(SELV)工作輸出電壓≤25 Vrms (35.3 Vdc)

不同故障條件下“恰當”/安全的工作

故障時不冒煙或易燃

此外,，ANSI C82.xxx LED 驅(qū)動器規(guī)范仍在制定之中,。而在安全性方面，需要遵從UL,、CSA 等標準,，如UL1310 (Class 2)、UL 60950,、UL1012.此外,，LED 照明設計還涉及到產(chǎn)品壽命周期及可靠性問題。

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