大功率LED驅(qū)動控制系統(tǒng)面臨四大挑戰(zhàn)

隨著大功率LED技術(shù)的成熟，大功率LED的驅(qū)動設(shè)計顯得尤為重要。依據(jù)大功率LED器件的特性，如果驅(qū)動電流過大或者工作溫度過高，超出LED元件的承受范圍，就極易致使LED器件損壞。因此需要一個恒流、恒溫控制的，并有可靠、完善保護(hù)功能的LED驅(qū)動系統(tǒng)。

1、大功率LED驅(qū)動控制技術(shù)的特點(diǎn)

依據(jù)LED驅(qū)動電源和電網(wǎng)用電規(guī)則的特性需求，在設(shè)計和選擇LED驅(qū)動電源是需要考慮到以下幾個方面：

(1)LED路燈的驅(qū)動電源不應(yīng)該裝在高空，這樣會給維修工作帶來不便，而且維修的花費(fèi)較大，因此需要選取高性能的驅(qū)動電源。

(2)大功率LED是節(jié)能的產(chǎn)品，對驅(qū)動電源的要求因此也較高。LED發(fā)光的效率會隨著LED溫度的增高而降低，因此LED內(nèi)部的散熱對LED的正常運(yùn)行極其的重要。電源的性能高，其損耗功率就較小，在LED內(nèi)部的發(fā)熱量就會很小，也就延緩了燈具或者顯示器溫度的升高。對降低LED的光衰有積極的作用。

(3)目前LED驅(qū)動的方式主要有兩種，一是恒壓電源供給多個恒流電源，每個恒流電源會單獨(dú)給各個電路的LED供電，這種方式極其的靈活，如一個LED出現(xiàn)故障，不會影響其他LED的正常工作但是其成本較高。另一種為直接恒流供電，LED通過串聯(lián)或者并聯(lián)的方式運(yùn)行，其成本略低，但其靈活性較差。多路恒流的供電方式在性能和成本方面具有較大的優(yōu)勢，是發(fā)展的重點(diǎn)。

(4)LED的抗浪涌能力較差，尤其是抗反向電壓的能力。有些LED的顯示屏或者路燈裝在戶外，由于雷擊的感應(yīng)和電網(wǎng)負(fù)載的啟用，因此電網(wǎng)系統(tǒng)會出現(xiàn)各種浪涌，對LED有壞的影響。因此LED的驅(qū)動電源需要具有抑制浪涌侵入的能力，以確保LED不受到損害。

(5)燈具在戶外安裝時，電源的結(jié)構(gòu)應(yīng)該防潮、防水，外殼也應(yīng)該耐磨。

(6)對于電源除了常規(guī)保護(hù)之外，最好能增加LED溫度的負(fù)反饋，以防止LED溫度的過高而影響光輸出的穩(wěn)定性。

2、大功率LED驅(qū)動控制系統(tǒng)面臨挑戰(zhàn)

當(dāng)精密的恒流電源設(shè)計已達(dá)到了電源穩(wěn)定的輸出時，電源穩(wěn)定是光源穩(wěn)定必要的條件，在電源穩(wěn)定的前提下，光源輸出的電流在長時間的工作中會出現(xiàn)波動的情況。為了獲取穩(wěn)定的電流，提升LED光穩(wěn)定性，通過控制恒流電源的外圍電壓，通過電壓的大小來調(diào)節(jié)輸出電流。LED驅(qū)動系統(tǒng)控制部分的電路設(shè)計緊緊圍繞單片機(jī)，結(jié)合鍵盤及LED數(shù)字顯示，從A/D進(jìn)行采樣的電壓通過反饋和輸入的電壓相比，對其進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，而后經(jīng)D/A的模擬電壓來輸入電壓。

結(jié)合大功率LED在國內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r，LED驅(qū)動系統(tǒng)主要面臨以下的挑戰(zhàn)：

(1)驅(qū)動電路的壽命有待提升，特別是關(guān)鍵元件如電容的壽命將對電源的壽命有直接的影響。

(2)LED驅(qū)動器應(yīng)該向轉(zhuǎn)換效率更高的目標(biāo)邁進(jìn)，因為未輸出光的功率均以熱量的形式散發(fā)，而轉(zhuǎn)換效率的過低就會對LED的節(jié)能效果產(chǎn)生壞的影響。

(3)通過較大的調(diào)光比例高效地對LED進(jìn)行調(diào)光，同時還可以確保在低亮度及高亮度時顏色特征的恒定。

(4)減小其成本，現(xiàn)今在小功率的應(yīng)用場所，恒流驅(qū)動電源的成本占據(jù)的比例已接近35%，基本是光源的成本，這在一定程度上阻礙了LED在市場上的推廣。

3、大功率LED驅(qū)動電路連接的方法

大功率LED的光效雖然很高，但是單個LED釋放的光通量不大，因此通常是若干LED連接使用。多個LED基本的連接方法有串聯(lián)、并聯(lián)及串并混合這三種。

(1)串聯(lián)

LED串聯(lián)的優(yōu)點(diǎn)是流入支路各個LED的電流相同，所以各個LED發(fā)光的亮度也相同。如支路上任意一個LED出現(xiàn)故障，會導(dǎo)致支路上所有LED均停止工作。如果某個LED出現(xiàn)短路，在恒流的方式下對電路沒有影響，但是在恒壓驅(qū)動時，會使得其他LED的電壓升高，因此其電流也會增大，可能造成LED的損壞。

(2)并聯(lián)

并聯(lián)支路上，每個LED工作電壓相同，為了使得各個LED工作電流相同，要求各個LED的電壓相同。然而由于LED元件參數(shù)的區(qū)別，并且LED的電壓會隨著溫度的增高而減小，致使工作電流有區(qū)別。如果散熱性能不好，電流超過額定值就極易造成LED元件的損壞，因此通常情況下不采用并聯(lián)的方式。

(3)串并混連

并聯(lián)LED或者串聯(lián)LED需要電路有較高的電流或者電壓，因此能夠考慮混合連接的方式，把所需的電流或者電壓減小至適合的水平?；旌线B接的方法有先串聯(lián)后并聯(lián)及先并聯(lián)后串聯(lián)這兩種主要的連接方式，其可靠性較高，并且LED發(fā)光的亮度也較為均勻。

4、結(jié)束語

大功率LED驅(qū)動電源對有效功率、效率轉(zhuǎn)換、恒流精度、電磁兼容、電源壽命等有著嚴(yán)格的要求，因此在LED驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計階段應(yīng)該利用數(shù)字化控制，以期避免調(diào)節(jié)器線性度問題，以便穩(wěn)態(tài)精度的提高，并得到穩(wěn)定的電流，確保大功率LED的正常運(yùn)作。