【導讀】除了散熱、高效率、低成本、可靠性、安全性的挑戰，LED照明應用還面臨著(zhù)調光無(wú)閃爍、大范圍調光和消除色偏等幾個(gè)方面。這些挑戰需要綜合運用適當的LED驅動(dòng)電源，選擇合適的驅動(dòng)電路拓撲結構，還要注意浪涌等電路保護的問(wèn)題。本月大講臺將從這幾個(gè)方面詳解LED驅動(dòng)電源該如何設計？
根據LED驅動(dòng)電源的特性要求和中國電網(wǎng)的現用的規則以及出口國家的要求，我們在設計LED驅動(dòng)電源的時(shí)候應該要注意以下幾點(diǎn)要素：
1.驅動(dòng)方式。現在LED驅動(dòng)電源驅動(dòng)方式主要通行的有兩種：其一是直接恒流供電，LED串聯(lián)或并聯(lián)運行。它的優(yōu)點(diǎn)是成本低一點(diǎn)，但靈活性差，還要解決某個(gè)LED故障，不影響其他LED運行的問(wèn)題。另一種是一個(gè)恒壓源供多個(gè)恒流源，每個(gè)恒流源單獨給每路LED供電。這種方式，組合靈活，一路LED故障，不影響其他LED的工作，但成本會(huì )略高一點(diǎn)。這兩種形式，在一段時(shí)間內并存。多路恒流輸出供電方式，在成本和性能方面會(huì )較好。也許是以后的主流方向。
2.高可靠性。特別像LED路燈的驅動(dòng)電源，裝在高空，維修不方便，維修的花費也大。所以必須保證高可靠性，像LED路燈驅動(dòng)電源，對防水功能要求高，所以L(fǎng)ED防水電源的防水功能必須要達到標準。
圖1：LED驅動(dòng)電源設計的考慮要素
4.高功率因素。功率因素是電網(wǎng)對負載的要求。一般70瓦以下的用電器，沒(méi)有強制性指標。雖然功率不大的單個(gè)用電器功率因素低一點(diǎn)對電網(wǎng)的影響不大，但晚上大家點(diǎn)燈，同類(lèi)負載太集中，會(huì )對電網(wǎng)產(chǎn)生較嚴重的污染。對于30瓦~40瓦的LED驅動(dòng)電源，將來(lái)對功率因素方面有一定的指標要求。提高70瓦以下LED驅動(dòng)電源的功率因素，也是LED驅動(dòng)生產(chǎn)廠(chǎng)家一次好的機遇。
5.浪涌保護。LED抗浪涌的能力是比較差的，特別是抗反向電壓能力。加強這方面的保護也很重要。有些LED燈裝在戶(hù)外，如LED路燈。由于電網(wǎng)負載的啟甩和雷擊的感應，從電網(wǎng)系統會(huì )侵入各種浪涌，有些浪涌會(huì )導致LED的損壞。因此LED驅動(dòng)電源要有抑制浪涌的侵入，保護LED不被損壞的能力。這個(gè)也是戶(hù)外LED照明一個(gè)重要指標，未來(lái)的重要性不言而喻了。
6. 保護功能。電源除了常規的保護功能外，最好在恒流輸出中增加LED溫度負反饋，防止LED溫度過(guò)高。
7. 要符合安規和電磁兼容的要求。安規自有中國的一套標準，但做安規，LED驅動(dòng)電源主要是參照國外標準，因為出口比較多，所以對電磁兼容也是有要求的，達到歐盟認證標準，一般是對LED驅動(dòng)生產(chǎn)商的要求。
8.驅動(dòng)電源的壽命要與LED的壽命相適配。
LED驅動(dòng)器通用要求
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LED驅動(dòng)器通用要求
驅動(dòng)LED面臨著(zhù)不少挑戰，如正向電壓會(huì )隨著(zhù)溫度、電流的變化而變化，而不同個(gè)體、不同批次、不同供應商的LED正向電壓也會(huì )有差異；另外，LED的“色點(diǎn)”也會(huì )隨著(zhù)電流及溫度的變化而漂移。
另外，應用中通常會(huì )使用多顆LED，這就涉及到多顆LED的排列方式問(wèn)題。各種排列方式中，首選驅動(dòng)串聯(lián)的單串LED，因為這種方式不論正向電壓如何變化、輸出電壓(Vout)如何“漂移”，均提供極佳的電流匹配性能。當然，用戶(hù)也可以采用并聯(lián)、串聯(lián)-并聯(lián)組合及交叉連接等其它排列方式，用于需要“相互匹配的”LED正向電壓的應用，并獲得其它優(yōu)勢。如在交叉連接中，如果其中某個(gè)LED因故障開(kāi)路，電路中僅有1個(gè)LED的驅動(dòng)電流會(huì )加倍，從而盡量減少對整個(gè)電路的影響。
圖2：常見(jiàn)的LED排列方式
LED的排列方式及LED光源的規范決定著(zhù)基本的驅動(dòng)器要求。LED驅動(dòng)器的主要功能就是在一定的工作條件范圍下限制流過(guò)LED的電流，而無(wú)論輸入及輸出電壓如何變化。LED驅動(dòng)器基本的工作電路示意圖如圖2所示，其中所謂的“隔離”表示交流線(xiàn)路電壓與LED(即輸入與輸出)之間沒(méi)有物理上的電氣連接，最常用的是采用變壓器來(lái)電氣隔離，而“非隔離”則沒(méi)有采用高頻變壓器來(lái)電氣隔離。
圖3：LED驅動(dòng)器的基本工作電路示意圖
值得一提的是，在LED照明設計中，AC-DC電源轉換與恒流驅動(dòng)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，這種配置的優(yōu)勢包括優(yōu)化能效及簡(jiǎn)化安裝等；2)分布式(distributed)配置，即兩者單獨存在，這種配置簡(jiǎn)化安全考慮，并增加靈活性。
LED驅動(dòng)器根據不同的應用要求，可以采用恒定電壓(CV)輸出工作，即輸出為一定電流范圍下鉗位的電壓；也可以采用恒定電流(CC)輸出工作，輸出的設計能?chē)栏裣薅娏?；也可能?huì )采用恒流恒壓(CCCV)輸出工作，即提供恒定輸出功率，故作為負載的LED的正向電壓確定其電流。
總的來(lái)看，LED照明設計需要考慮以下幾方面的因素：
. 輸出功率：涉及LED正向電壓范圍、電流及LED排列方式等
. 電源：AC-DC電源、DC-DC電源、直接采用AC電源驅動(dòng)
. 功能要求：調光要求、調光方式(模擬、數字或多級)、照明控制
. 其他要求：能效、功率因數、尺寸、成本、故障處理(保護特性)、要遵從的標準及可靠性等
. 更多考慮因素：機械連接、安裝、維修/替換、壽命周期、物流等
