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LED驱动器的分类
  

为了保证照明级LED能获得较高的使用效率,首先需要使其满足一定的应用条件,其次是需要采用相适应的驱动电路来满足LED工作参数的要求。驱动电路是一种专为LED供电的特种电源,要具有简单的电路结构、较小的占用体积,以及较高的转换效率。驱动电路的输出电参数 (电流、电压)要与被驱动的LED的技术参数相匹配,满足LED的要求,并具有较高精度的恒流控制、合适的限压功能。多路输出时,每一路的输出都要能够单独控制。具有线性度较好的调光功能,以满足不同应用场合对LED发光亮度调节的要求。在异常状态 LED开路、短路、驱动电路故障)时,电路能够对电路本身、LED和使用者都有相应的保护作用。驱动电路工作时,对其他电路的正常工作干扰少,满足相关的电磁兼容性要求。

       原始电源有备种形式, 但无论哪种电源,一般都不能直接给LED供电。因此,要用LED作为照明光源就要解决电源变换的问题。大功率LED实际上是一个电流驱动的低电压单向导电器件,LED驱动器应具有直流控制、高效率、PWM调光、过压保护、负载断开、小型尺寸以及简便易用等特性。

       目前LED均采用直流驱动,因此在市电与LED之间需要加一个电源适配器,即LED驱动器。它的功能是把交流市电转换成适合LED的直流电。在设计中应根据电网的用电规则和LED的驱动特性要求,选择和设计LED驱动器。

       LED虽然在节能方面比普通光源的效率高,但是LED光源却不能像一般的光源一样可以直接使用公用电网电压,它必须配有专用电压转换设备,提供能够满足驱动LED的额定电压和电流,才能使LED正常工作,即LED驱动裸。

       但由于各种规格不同的LED驱动电源的性能和转换效率备不相同,所以应选择合适、高效的 LED驱动电源,才能真正展示出LED光源高效能的特性。因为低效率的LED驱动器本身就需要消耗大量电能,所以在给LED供电的过程中就无法凸显LED的节能特点,总

之,LED驱动器在LED工作中的稳定性、节能性、寿命长短,起着重要的作用。LED驱动器按驱动方式可以分为两大类:

       ①恒流式。恒流驱动电路驱动LED是很理想的,其缺点就是价格较高,恒流电路虽然不怕负载短路,但是严禁负载完全开路。恒流驱动电路输出的电流是恒定的,而输出的直流电压却随着负载阻值的大小不同在一定范围内变化,在应用中要限制LED的使用数量,因为恒流驱动器有最大承受电流及电压值。

       ②稳压式。稳压恒流驱动电路在确定各项参数后,输出的是固定电压,输出的电流却随着负载的增减而变化。稳压恒流驱动电路虽然不怕负载开路,但是严禁负载完全短路,整流后的电压变化会影响LED的亮度,要使采用稳压恒流驱动电路驱动的LED显示亮度均匀,需要设置合适的限流电阻。

       LED恒流驱动器按电路结构可以分为以下六类:

       ①常规变压器降压。这种电路拓扑的优点是体积小,不足之处是重量偏重、电源效率也很低,一般在45%60%, 因为可靠性不高,所以一般很少用。

       ②电子变压器降压。这种电路拓扑的不足之处是转换效率低,电压范围窄,一般为180 -240V, 波纹干扰大。

       ③电容降压。这种电路拓扑易受电网电压波动的影响,电源效率低,不宜LED在闪动时使用,因为电路通过电容降压,在闪动使用时,由于充、放电的作用,通过LED的瞬间电流极大,容易损坏芯片

       ④电阻降压。这种电路拓扑的效率很低,而且系统的可靠性也较低,因为电路通过电阻降压,受电网电压变化的干扰较大,不容易做成稳压电源,并且降压电阻本身还要消耗很大一部分能量。

       RCC降压式开关电源。这种电路拓扑的优点是稳压范围比较宽、电源效率比较高,一般可在70% -80%之间,应用较广。其缺点是开关频率不易控制,负载电压波纹系数较大,异常情况负载适应性差。

       PWM控制式开关电源。采用PWM控制方式设计的LED驱动器是比较理想的,因为开关电源的输出电压或电流都很稳定。电源转换效率高,一般可以高达80% -90%, 开关电源式LED驱动器主要由四部分组成,它们分别是:输入整流滤波部分、输出整流滤波部分、PWM稳压控制部分、开关能量转换部分。而且这种电路都有完善的保护措施,属于高可靠性电源。

       LED供电的电源设计必须要注意以下事项:

       LED是单向导电器件,由于这个特点,就要用直流电流或者单向脉冲电流给LED供电。

       LED是一个具有PN结结构的半导体器件,具有势垒电势,这就形成了导通门限电压,加在LED上的电压值超过这个门限电压,LED才会充分导通。大功率LED的门限电压一般在2.5V以上,正常工作时的管压降为34V

       LED的电流电压特性是非线性的,流过LED的电流在数值上等于供电电源的电动势减去LED的势垒电势再除以回路的总电阻 (电源内阻、引线电阻、LED体电阻之和)  因此,流过LED的电流和加在LED两端的电压不成正比。

       LEDPN结是负的温度系数,温度升高,LED的势垒电势降低。由于这个特点,所以LED不能直接用电压源供电,必须采取限流措施,否则,随着LED工作时温度的升高,电流会越来越大,以致损坏LED

       ⑤流过LED的电流和LED的光通量的比值也是非线性的。LED的光通量随着流过LED的电流增加而增加,但却不成正比,越到后来,光通量增加得越少。因此,应该使LED在一个发光效率比较高的电流值下工作。

       另外,LED也和其他光源一样,所能承受的电功率是有限的。如果加在LED上的电功率超过一定数值,LED可能会损坏。由于生产工艺和材料特性方面的差异,同样型号的LED的势垒电势以及LED的内阻也不完全一样,这就导致LED工作时的管压降不一致,再加上LED势垒电势具有负的温度系数,因此,LED不能直接并联使用。

 

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