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LED照明驱动器的设计要点分析

发布时间:2012-12-12 责任编辑:Echo Tang

【导读】LED是一种单向电流型固态半导体发光器件,它是传统二极管的一个分支,而目前LED存在的问题主要体现在LED驱动电源上面,可以简单地归结为三点:散热设计、靠性设计以及调光兼容性设计。本文将分别介绍这三个问题的设计要点。


LED是一种单向电流型固态半导体发光器件,它是传统二极管的一个分支;因此LED也具有二极管的特性:工作结温必须在规定的范围内,以保证其正常工作寿命;只有当其承受的电压超过正向电压时,LED才开始有电流通过,并发光;作为发光器件,LED照明还具有其它特性:
1) 照明要求: a. 电流的调节精度要高; b. 没有闪烁和眩光; c. 电流的纹波要稳定。
 2) 散热设计要点: a. 非隔离驱动器便于散热器的设计和成本控制; b. 高效率的驱动器,减少功率耗散; c. 过热调节,调节输出光通量当温度超过安全结温时。
3) 安全可靠性要点: a. 任一器件发生故障(短路、开路、浮动)均应导致LED照明的关断保护; b. 可靠的过热过流保护; c. LED开路和短路保护。
当然,要普及LED照明到千家万户,成本是最重要的考虑因素,LED产品既要可靠还要体积小巧,并且高效、低成本。

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上图是可控硅调光器的内部电路及切相波形。

图二显示的是简单Bleeder电路中可控硅保持电流不够产生的多次导通。

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图三显示的是控制电路LED调光照明应用中的难点

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图3 是控制电路LED调光照明应用中的难点

相比于传统的白炽灯,LED照明具有环保、光效高和寿命长的优点。但在完全取代带有入墙式调光器的白炽灯方面,LED照明尚存在兼容性差的缺点。传统的调光器用于驱动纯电阻负载,调光器种类繁多,包括前沿切相调光器、后沿切相调光器、智能调光等等,而且功率都比较大(200W~600W),需要提供阻性或类阻性的负载才能使调光器稳定工作;当连接容性负载时,调光器可能无法正常工作。 针对可控硅切相调光器,凭借简单的泄放电路(BLEEDER)去配合规格各异的可控硅调光器工作,很难让人满意。传统调光器功率都比较大(200W~600W),可控硅需要一定的保持电流维持其导通,而在小功率的LED驱动应用上,一般不能保证有足够大的输入电流去维持可控硅稳定工作。这样就有可能出现多次导通,因而供给LED驱动的电压及切相信号就不稳定,如果调光信号处理不好则会造成LED闪烁。

另外,在欧美市场上,后沿切相型的调光器和卤素灯也有广泛应用。卤素灯需要电子变压器进行恒压控制及软启动以提高可靠性,但是卤素灯发光效率也远不如LED灯,因此很多使用者也很想选用可调光的LED去替换卤素灯及电子变压器。 由于后沿切相的调光器需要和电容性的电子变压器匹配,它的设计和工艺较普通的可控硅调光器更为复杂,内部有精准的时间常数电路去控制场效应管的关断而达到后沿切相的效果,还需要稳定的电压供这些电路工作;因为这种调光器中使用的开关器件是场效应管,一般都会并联上较大值的X电容以保护场效应管,这样就加大了在正弦波下降沿切相时的检测难度。因此,针对后沿切相调光器设计的LED驱动,既要能够在任何切相位置保证调光器内部电路工作,又要能够提供很低的阻抗去准确检测切相位置,而且不能影响LED驱动的转换效率。

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