LED驅(qū)動(dòng)電源設(shè)計(jì)方案攻略

2、按電路結(jié)構(gòu)方式分類

　　（1）電阻、電容降壓方式：通過電容降壓，在閃動(dòng)使用時(shí)，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(dòng)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。

　　（3）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。

　　（5）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。

　?。?）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(hào)與基準(zhǔn)信號(hào)的差值進(jìn)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(hù)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(jì)的LED電源是比較理想的LED電源。目前珠海市南宇星電子公司生產(chǎn)的“金興”牌LED開關(guān)電源就是PWM控制技術(shù)的開關(guān)電源，該類LED電源經(jīng)用戶使用反映效果很好。

　　一、剛剛開始起步成本高

　　照明成本不僅涉及燈具的初始成本，還涉及燈具所消耗的能源成本，燈具無法正常工作時(shí)更換燈具所需的勞動(dòng)成本，以及所需燈具更換的平均頻率。從這一概念出發(fā)就很容易理解，為什么LED光源是白熾燈光源價(jià)格的50倍左右時(shí)，LED交通信號(hào)燈的市場就開始啟動(dòng)，而當(dāng)達(dá)到28倍時(shí)，就已形成新興產(chǎn)業(yè)。目前半導(dǎo)體照明主要以光色照明和特殊照明為主，以后將向普通照明擴(kuò)展。具體來講，近幾年內(nèi)，半導(dǎo)體照明市場將廣泛應(yīng)用在各種信號(hào)燈、景觀照明、櫥窗照明、建筑照明、廣場和街道的美化、家庭裝飾照明、公共娛樂場所美化和舞臺(tái)效果照明等領(lǐng)域。事實(shí)上，我們身邊已經(jīng)隨處可見它的身影：電腦顯示燈、手機(jī)按鍵和屏幕的背光源、汽車尾燈、建筑物燈光、交通信號(hào)燈……等等。

　　二、不一致性帶來的問題：

　　理論上LED都一樣，都是能發(fā)光的二極管，而實(shí)際上所有LED的電性能都是有差異的，眾多的廠家都在搶生產(chǎn)進(jìn)度、抓數(shù)量；每個(gè)廠家的生產(chǎn)工藝是不一致的，甚至相差很大，就是同一廠家的不同時(shí)間的工藝都是有差異的；生產(chǎn)發(fā)光二極管的半導(dǎo)體材料的純度要求非常高，不同廠家使用的半導(dǎo)體原材料的純度是有差異的，這就使LED的發(fā)光強(qiáng)度與驅(qū)動(dòng)電流是不完全相同的，或者相差很大，而且耐過電流能力和發(fā)熱的差異也就自然而然的不同了；由于封裝工藝和封裝材料的不同，使得整體的散熱能力是不一樣的，所有的廠家都在研究和開發(fā)新材料，以求解決組合材料的熱彭脹與散熱的問題。由此不難看出，LED發(fā)光二極管在短期內(nèi)仍存在個(gè)體之間的很大的差異，如果每個(gè)燈只用一個(gè)LED，那是很好控制的，而且是真正的長壽命，例如電視機(jī)、DVD上的電源指示燈就是如此；而當(dāng)我們用 LED制作照明燈具時(shí)，就不是用單個(gè)的LED，而是用多個(gè)，或上百上千個(gè)LED排成陣列接入電路，再者，需要的亮度就不是指示燈所能做到的，而電流大了、小了亮度都要減弱，且會(huì)使壽命大打折扣，甚而致于未出廠就壞掉了；因LED的差異性總是存在的，在多個(gè)LED組成的連路中，當(dāng)有幾個(gè)壞掉時(shí)（通常是短路），會(huì)使電流增大而損壞其他的LED。這就是不一致性帶的結(jié)果，也是制約其發(fā)展的因素之一。

　三、驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜成本高、故障率高

　　a.在電壓匹配方面，LED不象普通的白熾燈泡，可以直接連接220V的交流市電。LED是2--3.伏的低電壓驅(qū)動(dòng)，必須要設(shè)計(jì)復(fù)雜的變換電路，不同用途的LED燈，要配備不同的電源適配器。

　　b.在電流供應(yīng)方面，LED的正常工作電流在15mA-18mA，供電電流小于15mA時(shí)LED的發(fā)光強(qiáng)度不夠，而大于20mA時(shí)，發(fā)光了強(qiáng)度也會(huì)減弱，同時(shí)發(fā)熱大增，老化加快、壽命縮短，當(dāng)超過40mA時(shí)會(huì)很快損壞。為了延長LED照明燈的使用壽命，簡易電源是不能使用的，而常用集成電路電源、電子變壓器、分離元件電源等，但都要設(shè)計(jì)恒流源電路和恒壓源電路供電的方式，大電流驅(qū)動(dòng)時(shí)，要配大功率管或可控硅器件，另加保護(hù)電路，這樣就使LED 的電源供應(yīng)器電路很復(fù)雜，故障率增加。元件成本、生產(chǎn)成本、服務(wù)成本都將升高。而目前LED本身的成本就高，加上電源的成本，這就大大地限制了市場的競爭力與購買群體，LED照明燈的優(yōu)勢大打折扣，這也是制約其發(fā)展與普及的又一關(guān)鍵問題。

　　四、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(hù)器WHPTC元件

　　如果用WHPTC過流保護(hù)器作保護(hù)，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(shí)會(huì)訊速的自動(dòng)保護(hù)，在排除故障后又自動(dòng)復(fù)位，無需人工更換。對(duì)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(gè)特性，在LED的電路保護(hù)上具有絕對(duì)的優(yōu)勢，讓簡易電源供電變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。實(shí)踐證明，在LED電路出現(xiàn)故障以前就有效保護(hù)了。在簡易電源上，這個(gè)優(yōu)勢特別突出。對(duì)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。

　　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?cè)趹?yīng)用LED時(shí)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)這樣種問題，LED焊在產(chǎn)品上剛開始的時(shí)候是正常工作的，但點(diǎn)亮一段時(shí)間以后就會(huì)出現(xiàn)暗光、閃動(dòng)、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(shí)，焊接制程有問題，例如焊接溫度過高焊接時(shí)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(duì)產(chǎn)品進(jìn)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(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，但在很多時(shí)候往往被忽視，無法進(jìn)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(duì)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(jià)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(shí)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(dòng)電流。交流或脈動(dòng)電流源可以設(shè)計(jì)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