LED驱动电源的应用

由于LED加工制造的特殊性，导致不同的生产厂家甚至同一个生产厂家在同一批产品中所生产的LED的电流、电压特性均有较大的个体差异。现以大功率1W白光LED典型规格为例，按照LED的电流、电压变化规律来做简要说明，一般1W白光应用正向电压为3.0-3.6V左右，也就是说，当标称为1W的LED在流过350毫安电流时，它两端的电压可能在3.1V，也可能在3.2V或3.5V也可能是其它值，为保证1WLED的寿命，一般LED生产厂家建议灯具厂用350mA的电流去驱动，当通过LED两端的正向电流达到350毫安后，LED两端的正向电压很小的增加，都会使LED正向电流大幅度的上升，使LED温度成直线上升，从而加速LED光衰，使LED的寿命缩短，严重时甚至烧坏LED。由于LED的电压、电流变化的特殊性，因此对驱动LED的电源提出了严格要求。


恒流源驱动是最佳的LED驱动方式，采用恒流源驱动，不用在输出电路串联限流电阻，LED上流过的电流也不受外界电源电压变化、环境温度变化，以及LED参数离散性的影响，从而能保持电流恒定，充分发挥LED的各种优良特性。

采用LED恒流电源来给LED灯具供电，由于在电源工作期间都会自动检测和控制流过LED的电流，因此，不必担心在通电的瞬间有过高的电流流过LED，也不必担心负载短路烧坏电源。

有些厂家担心电源驱动板选用电解电容会影响电源的寿命，其实是一种误解，比如：如果选用105度，寿命为8000小时的高温电解电容，根据通行的电解电容寿命估算方式“每降低10度，寿命增加一倍”，那么它在95度环境下工作寿命为16000小时，在在85度环境下工作寿命为32000小时，在75度环境下工作寿命为64000小时，如果实际工作温度更低，那么寿命会更长!由此看来，只要选用高品质的电解电容对驱动电源的寿命是没有什么影响的。

还有一点值得LED灯具企业注意：由于LED在工作过程中会放出大量的热量，使管芯结温迅速上升，LED功率越高，发热效应越大。LED芯片温度的升高将导致发光器件性能的变化与电光转换效率衰减，严重时甚至失效，根据实验测试表明：LED自身温度每上升5摄氏度，光通量就下降3%，因此LED灯具一定要注意LED光源本身的散热工作，在可能的情况下尽量加大LED光源自身的散热面积，尽量降低LED自身的工作温度，如果条件允许，最好能将电源部分与光源部分隔开，一味地追求小体积而忽视灯具及电源的工作温度是不可取的。

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LED照明的驱动电源的问题

1、驱动电路直接影响LED寿命

我们所说的LED驱动包括数字驱动和模拟驱动两类，数字驱动指数字电路驱动，包括数字调光控制，RGB全彩变幻等。模拟驱动指模拟电路驱动，包括AC恒流开关电源，DC恒流控制电路。驱动电路由电子元件组成，包括半导体元件，电阻，电容，电感等，这些元件都有使用寿命，任何一个器件失效都会导致整个电路的失效或者部分功能失效。 LED的使用寿命是5-10万小时，按5万小时算，连续点亮，有近6年的寿命。

开关电源的寿命是很难达到6年的，市面上出售的开关电源质保期一般是2-3年，达到6年质保的电源是军品级别的，价格是普通电源的4-6倍，一般的灯具厂是很难接受的。所以LED灯具的故障多为驱动电路故障。


2、散热问题

LED为冷光源，工作结温不能超过限值，设计时还要留一定余量。整个灯具的设计要考虑外形美观，安装方便，配光，散热等很多方面问题，要在众多因素中寻求平衡点，这样整体的灯具才是最好的.LED灯具的发展时间不长，可以借鉴的经验不多，很多设计都是不断完善的。有些LED灯具厂家所用电源为外协或者外购，灯具设计师对电源了解不多，给LED的散热空间较大，给电源的散热空间较小。一般是设计好灯具后再找合适的电源来配套，这样就给电源的配套带来一定的难度。经常碰到因灯具内部空间较小或者内部温度较高，而且成本控制较低，无法配到合适电源。有些LED灯具厂有电源研发能力，在开始设计灯具初期进行评估，电源的设计同步进行，就能解决以上问题。在设计中要综合考虑LED的散热和电源的散热，整体控制灯具的温升，这样才能设计出较好的灯具。

3、电源设计中的问题

a，功率设计。虽然LED光效高，但是还有80-85%的热能损耗，致使灯具内部有20-30度的温升，如果室温25度情况，灯具内部就有45-55度，电源长时间在高温环境下工作，要保证寿命就必须加大功率余量，一般留到1.5-2倍的余量。

b，元件选型。灯具内部温度45-55度情况下，电源内部温升还有20度左右，则元件附近的温度要达到65-75度。有些元件在高温情况参数会飘移，还有些寿命会缩短，所以器件要选择能在较高温度长时间使用的，特别注意电解电容和导线。

C，电性能设计。开关电源针对LED的参数设计，主要是恒流参数，电流的大小决定LED的亮度，如果批量电流误差较大，则整批灯的亮度不均匀。而且温度的变化也能致使电源输出电流偏移。一般是批量误差控制在+/-5%以内，才能保证灯的亮度一致.LED的正向压降有偏差，电源设计的恒流电压范围要包含LED的电压范围。多个LED串连使用时候，最小压降乘以串连数量为下限电压，最大压降乘以串连数量为上限电压，电源的恒流电压范围要比这个范围稍宽些，一般上下限各留1-2V余量。

d，PCB布板设计.LED灯具留给电源的尺寸较小(除非是电源外置的)，所以在PCB设计上要求较高，要考虑的因素也多。安全距离要留够，要求输入和输出隔离的电源，一次侧电路和二次侧电路要求耐压1500-2000VAC，在PCB上至少要留够3MM的距离。如果是金属外壳的灯具，则整个电源的布板还要考虑高压部分和外壳的安全距离。如果没有空间保证安全距离情况下就要利用其他措施保证绝缘，比如在PCB上打孔，加绝缘纸，灌封绝缘胶等。另外布板还要考虑热量均衡，发热元件要均匀分布，不能集中放置，避免局部温度升高。电解电容远离热源，减缓老化，延长使用寿命。

e，认证问题。目前国内还没有针对LED灯具的标准，国家相关部门正在研究制订，国内销售的灯具认证是参照照明灯具的标准，外销的是做CE或UL等认证，还有些参照国外的LED灯具标准来做。所以针对这种情况，开关电源的设计要同时满足以上的这些标准是比较困难的，我们只能针对不同的要求满足不同的认证。

4、电源应用中的问题

5、使用参数

外购电源在选择上主要看恒流和恒流的电压范围。恒流值选择为LED的标准电流偏下。电压范围的选择要适中，尽量不要选择较大范围，避免功率的浪费。

这些LED驱动电源问题只是设计中可能遇到的一部分，设计人员需要对LED驱动电源有足够的认识和学习才能更佳的避免和解决这些问题，使LED灯的优势发挥到最大限度。