詳細解讀LED驅(qū)動電源方案

一、什么是LED

　　LED（Light Emitting Diode），又稱發(fā)光二極管，它們利用固體半導(dǎo)體芯片作為發(fā)光材料，當(dāng)兩端加上正向電壓，半導(dǎo)體中的載流子發(fā)生復(fù)合，放出過剩的能量而引起光子發(fā)射產(chǎn)生可見光。

二、LED有哪些優(yōu)點

　　高效節(jié)能一千小時僅耗幾度電（普通60W白熾燈十七小時耗1度電，普通10W節(jié)能燈一百小時耗1度電）

　　超長壽命半導(dǎo)體芯片發(fā)光，無燈絲，無玻璃泡，不怕震動，不易破碎，使用壽命可達五萬小時（普通白熾燈使用壽命僅有一千小時，普通節(jié)能燈使用壽命也只有八千小時）

　　光線健康光線中不含紫外線和紅外線，不產(chǎn)生輻射（普通燈光線中含有紫外線和紅外線）

　　綠色環(huán)保不含汞和氙等有害元素，利于回收和利用，而且不會產(chǎn)生電磁干擾（普通燈管中含有汞和鉛等元素，節(jié)能燈中的電子鎮(zhèn)流器會產(chǎn)生電磁干擾）

　　保護視力直流驅(qū)動，無頻閃（普通燈都是交流驅(qū)動，就必然產(chǎn)生頻閃）

　　光效率高，發(fā)熱?。?0%的電能轉(zhuǎn)化為可見光（普通白熾燈80%的電能轉(zhuǎn)化為熱能，僅有20%電能轉(zhuǎn)化為光能）

　　安全系數(shù)高所需電壓、電流較小，發(fā)熱較小，不產(chǎn)生安全隱患，可用于礦場等危險場所

　　市場潛力大低壓、直流供電，電池、太陽能供電即可，可用于邊遠山區(qū)及野外照明等缺電、少電場所。

三、解決問題的方法與可行性分析

　　解決問題的方法可用自復(fù)位過流保護器WHPTC元件。如果用WHPTC過流保護器作保護，將是另外一種結(jié)果，從原理可知，當(dāng)電路的電流超過規(guī)定值時會訊速的自動保護，在排除故障后又自動復(fù)位，無需人工更換。對LED而言，電壓的變化不是LED損壞的直接原因，而電流的增大才是LED的真正殺手。

　　顯而易見，利用WHPTC的這個特性，在LED的電路保護上具有絕對的優(yōu)勢，讓簡易電源供電變?yōu)楝F(xiàn)實。實踐證明，在LED電路出現(xiàn)故障以前就有效保護了。在簡易電源上，這個優(yōu)勢特別突出。對如下3圖分析可見，因有了WHPTC后可省去恒流、恒壓電路，LED的質(zhì)量也提高了。器件成本、生產(chǎn)成本、故障率、服務(wù)成本等，都大大降低。也大大增加了產(chǎn)品的市場競爭力。所以誰先使用WHPTC，誰先占領(lǐng)市場。

四、使用WHPTC前后的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)比較圖

　　淺談LED產(chǎn)品老化我們在應(yīng)用LED時經(jīng)常會出現(xiàn)這樣種問題，LED焊在產(chǎn)品上剛開始的時候是正常工作的，但點亮一段時間以后就會出現(xiàn)暗光、閃動、故障、間斷亮等現(xiàn)象，給產(chǎn)品帶來嚴(yán)重的損害。引起這種現(xiàn)象的原因大致有：

　　1．應(yīng)用產(chǎn)品時，焊接制程有問題，例如焊接溫度過高焊接時間過長，沒有做好防靜電工作等，這些問題95％以上是封裝過程造成。

　　2．LED本身質(zhì)量或生產(chǎn)制程造成。預(yù)防方法有：

　　1.做好焊接制程的控制。

　　2.對產(chǎn)品進行老化測試。

　　老化是電子產(chǎn)品可靠性的重要保證，是產(chǎn)品生產(chǎn)的最后必不可少的一步。LED產(chǎn)品在老化后可以提升效能，并有助于后期使用的效能穩(wěn)定。LED老化測試在產(chǎn)品質(zhì)量控制是一個非常重要的環(huán)節(jié)，但在很多時候往往被忽視，無法進行正確有效的老化。LED老化測試是根據(jù)產(chǎn)品的故障率曲線即浴盆曲線的特征而采取的對策，以此來提高產(chǎn)品的可靠性，但這種方法并不是必需的，畢竟老化測試是以犧牲單顆LED產(chǎn)品的壽命為代價的。

　　LED老化方式包括恒流老化及恒壓老化。恒流源是指電流在任何時間都恒定不變的。有頻率的問題，就不是恒流了。那是交流或脈動電流。交流或脈動電流源可以設(shè)計成有效值恒定不變，但這種電源無法稱做「恒流源」。

　　恒流老化是最符合LED電流工作特征親羈蒲У腖ED老化方式；過電流沖擊老化也是廠家最新采用的一種老化手段，通過使用頻率可調(diào)，電流可調(diào)的恒流源進行此類老化，以期在短時間內(nèi)判斷LED的質(zhì)量預(yù)期壽命，并且可挑出很多常規(guī)老化無法挑出的隱患LED。有效防止高溫失靈-PTC熱敏電阻用作LED限流器近年來，發(fā)光二極管（簡稱LED）的發(fā)展已取得巨大進步：已從純粹用作指示燈發(fā)展為光輸出達100流明以上的大功率LED。

　　不久之后，LED照明的成本將降至與傳統(tǒng)冷陰極熒光燈（簡稱CCFL）類似的水平。這使得人們對LED的下述應(yīng)用興趣日濃：汽車照明燈、建筑物內(nèi)外的LED光源、以及筆記本電腦或電視機LCD屏的背光。大功率LED技術(shù)的發(fā)展提高了設(shè)計階段對散熱的要求。就像所有其它半導(dǎo)體一樣，LED不能過熱，以免加速輸出的減弱，或者導(dǎo)致最壞狀況：完全失效。與白熾燈相比，雖然大功率LED具有更高效率，但是輸入功率中相當(dāng)大的一部分仍變成熱能而非光能。

　　因而，可靠的運作就需要良好的散熱，并要求在設(shè)計階段就考慮高溫環(huán)境。設(shè)計LED驅(qū)動電路尺寸時，也必須考慮溫度因素：必須選擇其正向電流，以確保即使環(huán)境溫度達到最高值，LED芯片也不會過熱。隨著溫度的升高，就需要通過降低最高容許電流，即降低額定值，來實現(xiàn)降溫。LED制造商把降額曲線納入其產(chǎn)品規(guī)格中。有關(guān)此類曲線，參見圖1。

五、為什么首選樓道燈來應(yīng)用LED

　　1，目前比較而言，LED的售價還較高，樓道燈是共用設(shè)施，共同承擔(dān)大家就能接受。

　　2，樓道燈現(xiàn)在普遍是使用白熾燈，若換用LED燈，節(jié)電的效果就特別明顯。

　　3，樓道燈在白天是熄滅的。晚上就頻繁的啟動或關(guān)斷。不要說是節(jié)能燈，就是白熾燈都會很快的玩完。但是LED燈卻是不怕，因為它的發(fā)光機理與白熾燈和節(jié)能燈都不同，就恰恰非常的適應(yīng)在高速的開關(guān)工作狀態(tài)，絕對不會因為是這個原因而損壞。

　　4，LED燈的壽命很長，就免除了樓道燈經(jīng)常需要維修的尷尬狀況。

　　5，樓道燈是物業(yè)交電費，投入是一次性的，節(jié)約80%的電費是長期的，物業(yè)部門最合算。

六、LED燈能直接替換現(xiàn)在的樓道燈嗎？

　　不能。由于現(xiàn)在大家使用的樓道燈是白熾燈，根本就無法用LED燈或節(jié)能燈去替換，所以如果要換用LED燈就必須也要同時換用聲光控開關(guān)?，F(xiàn)在有專用的一體化的LED聲光控樓道燈，直接就使用220V的市電，非常方便使用。我們將強烈建議樓道燈的使用電壓用直流的24V，其好處和原因我們會另文介紹。隨著技術(shù)發(fā)展和成本的降低，LED燈取代節(jié)能燈也就成為必然的了。

七、LED驅(qū)動電源的分類及特性

　1、按驅(qū)動方式可分為兩大類：

　?。?）恒流式：

　　a、恒流驅(qū)動電路輸出的電流是恒定的，而輸出的直流電壓卻隨著負(fù)載阻值的大小不同在一定范圍內(nèi)變化，負(fù)載阻值小，輸出電壓就低，負(fù)載阻值越大，輸出電壓也就越高；

　　b、恒流電路不怕負(fù)載短路，但嚴(yán)禁負(fù)載完全開路。

　　c、恒流驅(qū)動電路驅(qū)動LED是較為理想的，但相對而言價格較高。

　　d、應(yīng)注意所使用最大承受電流及電壓值，它限制了LED的使用數(shù)量；

　　（2）穩(wěn)壓式：

　　a、當(dāng)穩(wěn)壓電路中的各項參數(shù)確定以后，輸出的電壓是固定的，而輸出的電流卻隨著負(fù)載的增減而變化；

　　b、穩(wěn)壓電路不怕負(fù)載開路，但嚴(yán)禁負(fù)載完全短路。

　　c、以穩(wěn)壓驅(qū)動電路驅(qū)動LED，每串需要加上合適的電阻方可使每串LED顯示亮度平均；

　　d、亮度會受整流而來的電壓變化影響。

　2、按電路結(jié)構(gòu)方式分類

　?。?）電阻、電容降壓方式：通過電容降壓，在閃動使用時，由于充放電的作用，通過LED的瞬間電流極大，容易損壞芯片。易受電網(wǎng)電壓波動的影響，電源效率低、可靠性低。

　?。?）電阻降壓方式：通過電阻降壓，受電網(wǎng)電壓變化的干擾較大，不容易做成穩(wěn)壓電源，降壓電阻要消耗很大部分的能量，所以這種供電方式電源效率很低，而且系統(tǒng)的可靠也較低。

　?。?）常規(guī)變壓器降壓方式：電源體積小、重量偏重、電源效率也很低、一般只有45%～60%，所以一般很少用，可靠性不高。

　?。?）電子變壓器降壓方式：電源效率較低，電壓范圍也不寬，一般180～240V，波紋干擾大。

　?。?）RCC降壓方式開關(guān)電源：穩(wěn)壓范圍比較寬、電源效率比較高，一般可以做到70%～80%，應(yīng)用也較廣。由于這種控制方式的振蕩頻率是不連續(xù)，開關(guān)頻率不容易控制，負(fù)載電壓波紋系數(shù)也比較大，異常負(fù)載適應(yīng)性差。

　　（6）PWM控制方式開關(guān)電源：主要由四部分組成，輸入整流濾波部分、輸出整流濾波部分、PWM穩(wěn)壓控制部分、開關(guān)能量轉(zhuǎn)換部分。PWM開關(guān)穩(wěn)壓的基本工作原理就是在輸入電壓、內(nèi)部參數(shù)及外接負(fù)載變化的情況下，控制電路通過被控制信號與基準(zhǔn)信號的差值進行閉環(huán)反饋，調(diào)節(jié)主電路開關(guān)器件導(dǎo)通的脈沖寬度，使得開關(guān)電源的輸出電壓或電流穩(wěn)定（即相應(yīng)穩(wěn)壓電源或恒流電源）。電源效率極高，一般可以做到80%～90%，輸出電壓、電流穩(wěn)定。一般這種電路都有完善的保護措施，屬高可靠性電源。

　　從以上介紹可以看出PWM控制方式設(shè)計的LED電源是比較理想的LED電源。