1、簡介
LED驅(qū)動器(LEDDriver),是指驅(qū)動LED發(fā)光或LED模塊組件正常工作的電源調(diào)整電子器件。由于LEDPN結(jié)的導(dǎo)通特性決定,它能適應(yīng)的電源的電壓和電流變動范圍十分狹窄,稍許偏離就可能無法點(diǎn)亮LED或者發(fā)光效率嚴(yán)重降低,或者縮短使用壽命甚至燒毀芯片?,F(xiàn)行的工頻電源和常見的電池電源均不適合直接供給LED,LED驅(qū)動器就是這種可以驅(qū)使LED在最佳電壓或電流狀態(tài)下工作的電子組件。
由于LED應(yīng)用幾乎遍及電子學(xué)應(yīng)用的各個(gè)領(lǐng)域,其發(fā)光強(qiáng)度,光色以及通斷控制等變化幾乎是無法預(yù)估的,所以LED驅(qū)動器也就成為幾乎是一對一的伺服器件,使這個(gè)器件家族成員變得五花八門。最簡單的LED驅(qū)動器(如果能這樣稱呼它的話)可能就是一個(gè)或幾個(gè)串并聯(lián)的阻容元件在回路中分流分壓,它根本不成其為一個(gè)獨(dú)立的產(chǎn)品。而對于要求提供穩(wěn)定的恒流恒壓輸出的更普遍的商業(yè)應(yīng)用,則形成了一系列有精確的電源調(diào)整能力的系統(tǒng)解決方案。實(shí)現(xiàn)這些解決方案,通常需要比較復(fù)雜的電路設(shè)計(jì),其核心是LED驅(qū)動IC的集成化應(yīng)用。通過在LED驅(qū)動IC外圍設(shè)置不同的支持電路,構(gòu)建針對不同的LED應(yīng)用解決方案,小到手機(jī)顯示屏背光和按鍵燈光驅(qū)動,大到大功率LED路燈和大型戶外LED顯示屏等。
比較通用的大功率LED驅(qū)動器設(shè)計(jì)和供應(yīng),一般都由專業(yè)公司擔(dān)當(dāng)。這些公司將其二次封裝成模塊后供應(yīng)給LED終端應(yīng)用產(chǎn)品制造商。而不太通用的LED終端應(yīng)用產(chǎn)品的驅(qū)動設(shè)計(jì),可能需要自己動手設(shè)計(jì)。它成為這個(gè)LED終端應(yīng)用產(chǎn)品獨(dú)具技術(shù)含量的重要組成部分。因?yàn)樽鳛榉庋b產(chǎn)品的LED在上游,其技術(shù)性能已經(jīng)固化在LED產(chǎn)品中,而打造獨(dú)具特色的終端LED應(yīng)用產(chǎn)品,對光源而言除了在LED驅(qū)動功能上下功夫之處,其它還可以打拼的地方已經(jīng)不多了。
由于LED驅(qū)動器在LED應(yīng)用產(chǎn)品上的獨(dú)到重要性和廣泛的用戶需求,使得作為LED驅(qū)動器的心臟部件的LED驅(qū)動IC成了整個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)中的關(guān)鍵元素。促使很多生產(chǎn)商,其中不乏上市公司,以LED驅(qū)動作為其主營產(chǎn)品,向下游產(chǎn)業(yè)大量供應(yīng)LED驅(qū)動IC,如杭州士蘭微、深圳泉芯電子、深圳光華源科技、深圳國微電子、華潤矽威科技,臺灣地區(qū)的點(diǎn)晶科技、聚積科技、廣鵬科技、臺晶科技、飛虹、茂達(dá)、圓創(chuàng)等等。在這領(lǐng)域的具有行業(yè)領(lǐng)袖風(fēng)范的美國廠商也不少,如美國國家半導(dǎo)體公司、美信、德州儀器、安森美、凌特公司、飛兆半導(dǎo)體等等。
LED驅(qū)動電源是把電源供應(yīng)轉(zhuǎn)換為特定的電壓電流以驅(qū)動LED發(fā)光的電壓轉(zhuǎn)換器,通常情況下:LED驅(qū)動電源的輸入包括高壓工頻交流(即市電)、低壓直流、高壓直流、低壓高頻交流(如電子變壓器的輸出)等。而LED驅(qū)動電源的輸出則大多數(shù)為可隨LED正向壓降值變化而改變電壓的恒定電流源。
2、特點(diǎn)
根據(jù)電網(wǎng)的用電規(guī)則和LED驅(qū)動電源的特性要求,在選擇和設(shè)計(jì)LED驅(qū)動電源時(shí)要考慮到以下幾點(diǎn):1.高可靠性特別像LED路燈的驅(qū)動電源,裝在高空,維修不方便,維修的花費(fèi)也大。2.高效率LED是節(jié)能產(chǎn)品,驅(qū)動電源的效率要高。對于電源安裝,LED驅(qū)動電源在燈具內(nèi)的結(jié)構(gòu),尤為重要。因?yàn)長ED的發(fā)光效率隨著LED溫度的升高而下降,所以LED的散熱非常重要。電源的效率高,它的耗損功率小,在燈具內(nèi)發(fā)熱量就小,也就降低了燈具的溫升。對延緩LED的光衰有利。3.高功率因素功率因素是電網(wǎng)對負(fù)載的要求。一般70瓦以下的用電器,沒有強(qiáng)制性指標(biāo)。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,同類負(fù)載太集中,會對電網(wǎng)產(chǎn)生較嚴(yán)重的污染。對于30瓦~40瓦的LED驅(qū)動電源,據(jù)說不久的將來,也許會對功率因素方面有一定的指標(biāo)要求。4.驅(qū)動方式通行的有兩種:其一是一個(gè)恒壓源供多個(gè)恒流源,每個(gè)恒流源單獨(dú)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,但成本會略高一點(diǎn)。另一種是直接恒流供電,LED串聯(lián)或并聯(lián)運(yùn)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(yùn)行的問題。這兩種形式,在一段時(shí)間內(nèi)并存。多路恒流輸出供電方式,在成本和性能方面會較好。也許是以后的主流方向。5.浪涌保護(hù)LED抗浪涌的能力是比較差的,特別是抗反向電壓能力。加強(qiáng)這方面的保護(hù)也很重要。有些LED燈裝在戶外,如LED路燈。由于電網(wǎng)負(fù)載的啟甩和雷擊的感應(yīng),從電網(wǎng)系統(tǒng)會侵入各種浪涌,有些浪涌會導(dǎo)致LED的損壞。因此LED驅(qū)動電源要有抑制浪涌的侵入,保護(hù)LED不被損壞的能力。6.保護(hù)功能電源除了常規(guī)的保護(hù)功能外,最好在恒流輸出中增加LED溫度負(fù)反饋,防止LED溫度過高。7.防護(hù)方面燈具外安裝型,電源結(jié)構(gòu)要防水、防潮,外殼要耐曬。8.驅(qū)動電源的壽命要與LED的壽命相適配。9.要符合安規(guī)和電磁兼容的要求。隨著LED的應(yīng)用日益廣泛,LED驅(qū)動電源的性能將越來越適合LED的要求。
3、分類
驅(qū)動方式可分類
?。?)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(jià)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(xiàng)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。
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(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)電壓波動的影響,電源效率低、可靠性低。(2)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。(4)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。(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(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。3。按電源安裝位置分類驅(qū)動電源按安裝位置可分為外置電源和內(nèi)置電源。(1)外置電源顧名思義,外置電源就是把電源安裝在外面的。一般電壓比較高,對人有安全危險(xiǎn)的,就需要外置電源。與內(nèi)置電源的區(qū)別就是電源加了一個(gè)外殼,常見的有路燈。(2)內(nèi)置電源就是把電源安裝在燈具內(nèi),一般都是電壓比較低,12v到24v,對人沒什么安全隱患。這個(gè)常見的有球泡燈。
4、應(yīng)用
從大功率LED主要應(yīng)用市場----景觀燈,來分析大功率LED市場,景觀照明市場作為LED照明的最大應(yīng)用市場,所占的份額大約在43%。它的新一輪快速增長必將帶動整體LED照明產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。上海、廈門、北京、大連、南昌等一些大中型城市的景觀照明已經(jīng)頗具規(guī)模,完成了相當(dāng)部分的LED照明示范工程,這些在大中城市示范工程的順利完成加上在奧運(yùn)場館的成功運(yùn)用,預(yù)示著LED照明在景觀照明方面的技術(shù)已漸趨成熟。不管是國內(nèi)或者國外,城市的景觀都是一個(gè)城市的標(biāo)志性建筑產(chǎn)物,而作為景觀照明的霓虹燈正在世界各地因能源,節(jié)能,環(huán)保等問題逐漸被LED景觀燈所代替,世界各地大約有70多萬個(gè)城市,以一個(gè)城市5000盞計(jì)算,一盞燈1000元左右計(jì)算,光這些所產(chǎn)生的巨大經(jīng)濟(jì)效益是不可預(yù)估的。
驅(qū)動器是LED照明的核心部件,隨著LED芯片技術(shù)的成熟,LED光源的質(zhì)量已經(jīng)非常可靠,很多情況下LED燈具的故障都是來自驅(qū)動器。大功率LED驅(qū)動電源屬于新興產(chǎn)業(yè),尚未形成集中的產(chǎn)業(yè)聚集,因此,區(qū)域性不明顯。且進(jìn)入行業(yè)的企業(yè)數(shù)量并不多,因此,競爭激烈程度較低。
5、不足
LED驅(qū)動電源存在不足的原因:(1)生產(chǎn)LED照明及相關(guān)產(chǎn)品的公司的技術(shù)人員對開關(guān)電源的了解不夠,做出的電源是可以正常工作,但一些關(guān)鍵性的評估及電磁兼容的考慮不夠,還是有一定得隱患;(2)大部分LED電源生產(chǎn)企業(yè)都是從普通的開關(guān)電源轉(zhuǎn)型過來做LED電源,對LED的特點(diǎn)及使用認(rèn)識還不夠;(3)關(guān)于LED的標(biāo)準(zhǔn)幾乎沒有,大部分都是參考開關(guān)電源和電子整流器的標(biāo)準(zhǔn);(4)大部分LED電源沒有統(tǒng)一,所以量大部分都比較小。采購量小,價(jià)格就偏高,而且元器件供應(yīng)商也不太配合;(5)LED電源的穩(wěn)定性:寬電壓輸入,高溫和低溫工作,過溫、過壓保護(hù)等問題都沒有一一解決;首先是驅(qū)動電路整體壽命,尤其是關(guān)鍵器件如:電容在高溫下的壽命直接影響到電源的壽命;其次是LED驅(qū)動器應(yīng)挑戰(zhàn)更高的轉(zhuǎn)換效率,尤其是在驅(qū)動大功率LED時(shí)更是如此,因?yàn)樗形醋鳛楣廨敵龅墓β识甲鳛闊崃亢纳?,電源轉(zhuǎn)換效率的過低,影響了LED節(jié)能效果的發(fā)揮;在功率較?。?-5W)的應(yīng)用場合,恒流驅(qū)動電源成本所占的比重已經(jīng)接近1/3,已經(jīng)接近了光源的成本,一定程度上影響了市場推廣。
內(nèi)容來自百科網(wǎng)