LED燈管驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)原理及趨勢(shì)分析

　　近幾年，LED作為新型節(jié)能光源，高歌猛進(jìn)，一路由戶(hù)外向室內(nèi)照明應(yīng)用場(chǎng)所發(fā)展。今年剛開(kāi)年，不少企業(yè)高調(diào)推出LED室內(nèi)照明產(chǎn)品，殺向LED室內(nèi)照明市場(chǎng)。LED日光燈管成為室內(nèi)應(yīng)用照明產(chǎn)品的核心成員，從而推動(dòng)LED燈管驅(qū)動(dòng)電源的市場(chǎng)爆發(fā)。

　　LED燈管市場(chǎng)爆發(fā)帶動(dòng)配件驅(qū)動(dòng)

　　目前的嚴(yán)峻市場(chǎng)形勢(shì)，對(duì)于LED企業(yè)而言，是幾多歡笑幾多愁。面對(duì)這場(chǎng)彌漫著生死硝煙的戰(zhàn)場(chǎng)，對(duì)于一些企業(yè)而言是結(jié)束，而對(duì)于另一些企業(yè)而言，戰(zhàn)爭(zhēng)卻是剛剛開(kāi)始。

　　根據(jù)NPDDisplaySearch最新報(bào)告LEDLightingMarketandForecastReport，LED燈管2013年的國(guó)際市場(chǎng)占有率將達(dá)到6%，且將于2016年上升至22.3%。FL燈管2013年將輸出23，000萬(wàn)根，2016年預(yù)計(jì)將增至79，100萬(wàn)根。

　　據(jù)行業(yè)內(nèi)市場(chǎng)分析師預(yù)計(jì)在今明兩年我國(guó)LED驅(qū)動(dòng)電源的市場(chǎng)規(guī)模將擴(kuò)大數(shù)十億，且在技術(shù)上將迎來(lái)一定程度的突破，特別是在大功率LED驅(qū)動(dòng)電源領(lǐng)域，因?yàn)槭艿絃ED路燈的強(qiáng)勁需求驅(qū)動(dòng)，很可能呈現(xiàn)出不錯(cuò)增長(zhǎng)勢(shì)態(tài)。

　　LED照明的業(yè)內(nèi)人士都清楚，LED驅(qū)動(dòng)電源是把電源供應(yīng)轉(zhuǎn)換為特定的電壓電流以驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光的電源轉(zhuǎn)換器，它在整個(gè)照明產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中看似不起眼，但卻又無(wú)比關(guān)鍵。統(tǒng)計(jì)表明，2012年國(guó)內(nèi)LED驅(qū)動(dòng)電源市場(chǎng)規(guī)模為101億元，同比往年增長(zhǎng)37%。而受到LED照明市場(chǎng)巨大前景的利好刺激，越來(lái)越多的企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)入LED驅(qū)動(dòng)電源領(lǐng)域，未來(lái)市場(chǎng)規(guī)模有望進(jìn)一步擴(kuò)大。事實(shí)上，LED電源行業(yè)經(jīng)歷企業(yè)間的相互競(jìng)爭(zhēng)和洗牌后，也正需要這么一個(gè)趨于穩(wěn)定增長(zhǎng)的環(huán)境來(lái)進(jìn)行一些內(nèi)部提升和資源優(yōu)化。

　　市場(chǎng)表現(xiàn)：定價(jià)難

　　LED燈管價(jià)格混亂，源于各廠(chǎng)家在光源模組、驅(qū)動(dòng)方案選擇上的不同，產(chǎn)品間的物料成本差異大。

　　以替換傳統(tǒng)燈管為主“從整體上看，LED燈管的主要市場(chǎng)還是在替換市場(chǎng)方面，因?yàn)檫@塊市場(chǎng)在短期內(nèi)釋放量大，目前的LED燈管都是以替換傳統(tǒng)日光燈管為主。”深汕電器副總經(jīng)理林上耀針對(duì)目前的LED燈管市場(chǎng)作出了點(diǎn)評(píng)。

　　LED燈管在進(jìn)行產(chǎn)品規(guī)格尺寸定型的時(shí)候，主要是以參考傳統(tǒng)日光燈管的規(guī)格尺寸、產(chǎn)品功率和照度來(lái)確定。

　　“LED燈管的尺寸、長(zhǎng)度、堵頭規(guī)格和傳統(tǒng)日光燈管保持一致。LED燈管規(guī)格對(duì)應(yīng)的功率則以‘LED燈管功率=傳統(tǒng)日光燈管功率x50%’的定律來(lái)計(jì)算確定。”據(jù)金其彬介紹，以T8管為例，LEDT8-0.6M-9W是對(duì)應(yīng)傳統(tǒng)T8-0.6M-18W，而LEDT8-1.2M-18W則對(duì)應(yīng)傳統(tǒng)T8-1.2M-36W。LEDT5燈管也是用類(lèi)似的方法來(lái)和傳統(tǒng)燈管對(duì)應(yīng)。

　　LED日光燈管產(chǎn)品技術(shù)含量低，眾多小企業(yè)大量涌入，市場(chǎng)公模配件也十分普遍，很多產(chǎn)品的零配件通用，小企業(yè)來(lái)進(jìn)行加工生產(chǎn)以此來(lái)降低成本，也會(huì)讓產(chǎn)品同質(zhì)化現(xiàn)象越來(lái)越嚴(yán)重，價(jià)格戰(zhàn)更激烈。企業(yè)在價(jià)格戰(zhàn)中利潤(rùn)日益攤薄，很少企業(yè)能夠拿出資金來(lái)進(jìn)行長(zhǎng)久研發(fā)，行業(yè)間產(chǎn)品互相抄襲。企業(yè)的發(fā)展主要依賴(lài)于控制生產(chǎn)成本和增加銷(xiāo)售額，顯然采用這種思維模式去做LED室內(nèi)產(chǎn)品，也必將會(huì)把這個(gè)市場(chǎng)和產(chǎn)業(yè)越做越亂。

　　LED燈管驅(qū)動(dòng)十大設(shè)計(jì)原理

　　1、LED日光燈電源為什么一定要恒流的呢？

　　LED半導(dǎo)體的特性決定其受環(huán)境影響較大，譬如溫度升高，LED的電流會(huì)增加；電壓的增加，LED的電流也會(huì)增加。長(zhǎng)期超過(guò)額定電流工作，會(huì)大大縮短LED的使用壽命。而LED恒流就是在溫度和電壓等環(huán)境因素變化時(shí)，確保其工作電流不變。

　　2、LED日光燈電源要怎樣才可以與燈板匹配？

　　一些客戶(hù)先設(shè)計(jì)燈板，再找電源，發(fā)現(xiàn)很難有合適的電源，要么電流太大，電壓太小(如I>350mA，V<40V)；要么電流太小，電壓太高(如I<40mA，V>180V)，造成的結(jié)果是發(fā)熱嚴(yán)重，效率低，或者輸入電壓范圍不夠。其實(shí)，選擇一個(gè)最優(yōu)良的串并接方式，加在每個(gè)LED上的電壓電流是一樣的，而電源的效果卻能發(fā)揮最好的性能。最好的方式是先和電源廠(chǎng)商溝通，量身定做。

　　3、LED日光燈電源的工作電流是多少才是最合適呢？

　　一般LED的額定工作電流20毫安培，有的工廠(chǎng)一開(kāi)始就用到盡，設(shè)計(jì)20毫安培，實(shí)際上此電流下工作發(fā)熱很?chē)?yán)重，經(jīng)多次對(duì)比試驗(yàn)，設(shè)計(jì)成17～19毫安培是比較理想的，推薦設(shè)計(jì)為18毫安培。

　　4、LED日光燈電源的工作電壓是多少呢？

　　一般LED的推薦工作電壓是3.0-3.5V，經(jīng)測(cè)試，大部分工作在3.125V，所以按3.125V計(jì)算式比較合理的。M個(gè)燈珠串聯(lián)的總電壓=3.125*M　　5、LED燈板的串并聯(lián)與寬電壓要多寬呢？

　　要使LED日光燈工作在輸入電壓范圍比較寬的范圍(全電壓)AC85～265V，則燈板的LED串并聯(lián)方式很重要。由于目前的電源一般為非隔離的降壓式電源，在要求寬電壓時(shí)，輸出電壓不要超過(guò)72V，輸入電壓范圍是可以到達(dá)85～265V的。也就是說(shuō)，串聯(lián)數(shù)不超過(guò)23串。并聯(lián)數(shù)不要太多，否則工作電流太大，發(fā)熱嚴(yán)重，推薦為6并/8并/12并。總電流不超過(guò)240毫安培為好。還有一種寬電壓方案，就是先用L6561/7527把電壓抬高到400V，然后再降壓，相當(dāng)于兩個(gè)開(kāi)關(guān)電源，成本貴一倍，此方案性?xún)r(jià)比不高，沒(méi)有市場(chǎng)。

　　6、LED的串并聯(lián)與PFC功率因素及寬電壓的關(guān)系是什么樣的？

　　目前市場(chǎng)上的電源PFC有三種情況：一種是不帶PFC專(zhuān)用電路的，其PFC一般在0.65左右；一種是帶被動(dòng)式PFC電路的，燈板匹備得好，PFC一般在0.92左右；還用一種是用有源主動(dòng)式7527/6561電路做的，PFC可以達(dá)到0.99，但這個(gè)方案的成本比第二種方案貴一倍。所以第二種方案的較多。對(duì)于被動(dòng)式PFC電路：也叫做填谷式PFC電路，其工作電壓范圍是交流輸入電壓峰值的一半。如輸入是180V，其峰值是180*1.414=254V，峰值電壓的一半是127V，再減去降壓式的壓差30V，其最大輸出是90V，所以L(fǎng)ED燈珠串聯(lián)數(shù)最多28串。因此，要想得到比較大的功率因素，燈珠的串聯(lián)數(shù)不能太多，否則，就達(dá)不到低電壓的要求。

　　7、LED日光燈電源恒流精度多少才最合適？

　　市場(chǎng)上有的電源的恒流精度太差，象市面上流行的PT4107/HV9910/BP2808/SMD802方案等恒流的方案，誤差達(dá)到±8%或±10%，恒流誤差太大。一般要求在±3%就可以了。按3%的誤差，6路并聯(lián)，每路的誤差約±0.5%，如果是12路并聯(lián)，每路的誤差約±0.25%，該精度足夠了。精度太高，成本會(huì)大大增加。而且對(duì)LED來(lái)講，17毫安培和17.5毫安培影響不大。

　　8、隔離/非隔離

　　一般隔離電源如做成15W，放在LED燈管內(nèi)，其變壓器體積很大，很難放進(jìn)去。尤其對(duì)T6/T8燈管，幾乎不可能的，所以隔離的一般只能做到15W，超過(guò)15W的很少，并且價(jià)格很貴。所以，隔離的性?xún)r(jià)比不高，一般是非隔離的占主流較多，體積可以做得更小，最小可以做到高8毫米，實(shí)際上，非隔離的安全措施做好了，是不存在問(wèn)題的。　　9、LED日光燈電源效率

　　輸出功率(輸出LED的電壓*輸出電流/輸入功率)。這個(gè)參數(shù)尤為重要，如果效率低就意味著輸入功率有很大一部分轉(zhuǎn)化為熱量散發(fā)出來(lái)；如果是裝在燈管內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)很高的溫度，再加上我們LED的一個(gè)光效比所散發(fā)熱量，就會(huì)疊加產(chǎn)生更高的溫度.而我們的電源內(nèi)部所有電子零件的壽命都會(huì)隨溫度的上升而縮短.所以說(shuō)效率是決定電源壽命最根本的因子，效率不能太低，否則消耗在電源上的熱量太大。一般在80%以上就可以了，不過(guò)，效率與燈板的匹配接法有關(guān)。

　　10、LED日光燈電源尺寸

　　高度是限制的主要因素，一般用于T6管/T8的尺寸要求高度不能太高≤9毫米。T10管的高度≤15毫米。長(zhǎng)度可以偏長(zhǎng)，更易于散熱。

　　LED燈管驅(qū)動(dòng)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

　　從目前市場(chǎng)了解來(lái)看，LED日光燈管式結(jié)構(gòu)應(yīng)用會(huì)較好發(fā)展。從家居照明來(lái)看，合適的照明強(qiáng)度還是需要10W以上節(jié)能燈具產(chǎn)品。熒光燈大多在7～15W功率，節(jié)能型日光燈在20～40W功率。如果用LED集中設(shè)計(jì)10W以上的功率，散熱會(huì)令我們很頭痛，也是影響成本的重要因數(shù)，顯然像燈泡結(jié)構(gòu)式的產(chǎn)品很不適合LED應(yīng)用。像射燈這樣產(chǎn)品不大可能規(guī)模量產(chǎn)民用。日光燈管式結(jié)構(gòu)符合LED散熱要求，也符合現(xiàn)有燈具接口方式。

　　廠(chǎng)商從成本考量，大多設(shè)計(jì)功率在20W以?xún)?nèi)的LED燈管，從不斷增長(zhǎng)的LED亮度來(lái)說(shuō)20W符合未來(lái)LED照明光源發(fā)展要求，待LM值達(dá)到150LM/W時(shí)，才是LED照明大呼節(jié)能輝煌時(shí)代！未來(lái)的方式是，先恒壓，再線(xiàn)性恒流整合方式。電壓保證在一定范圍內(nèi)適應(yīng)負(fù)載需要，按LED有不同的Vf值3～3.6V之間，那按LED實(shí)際數(shù)量乘于3V計(jì)算出最低值，再按3.6V電壓乘于數(shù)量計(jì)算出最大可能電壓值，最終確定電源部分需要調(diào)整的電壓范圍。再線(xiàn)性恒流源后端恒流，可以多路恒流源并聯(lián)使用，也可以單路多個(gè)恒流源增加電流使用。前端電壓源部分采樣檢測(cè)恒流源壓差，調(diào)整合適負(fù)載需求電壓，從而達(dá)到高效、靈活的驅(qū)動(dòng)線(xiàn)路需求?！?strong>　具體表現(xiàn)為以下四點(diǎn)：

　　1、針對(duì)LED的特點(diǎn)開(kāi)發(fā)一系列恒壓恒流控制電子電路，利用集成電路技術(shù)將每顆LED的輸入電流控制在最佳電流值，使得LED能獲得穩(wěn)定的電流，并產(chǎn)生最高的輸出光通量。LED驅(qū)動(dòng)電路在輸入電壓和環(huán)境溫度等因素發(fā)生變動(dòng)的情況下最好能控制LED電流的大小。

2、LED驅(qū)動(dòng)電路具有智能控制功能，使LED的負(fù)載電流能夠在各種因素的影響下都能控制在預(yù)先設(shè)計(jì)的水平上。當(dāng)負(fù)載電流因各種因素而產(chǎn)生變化時(shí)，初級(jí)控制IC可以通過(guò)控