随着人类社会的飞速发展,我们进入了一个越来越高科技的时代,而在照明的世界里,LED灯源正悄然入驻每个角落。LED照明的飞跃发展,已经是势不可挡之举!我们深信,每一次成功的LED光亮背后,都有着一个强大的驱动系统在默默支持,今天就让我们走进幕后空间,与驱动带来的光亮做一次亲密接触吧!

LED 照明是目前大力发展的一种照明方式,而在LED照明领域中,要体现出LED节能和长寿命等特点,选择好LED驱动是至关重要,下面我们对LED 驱动技术做个归纳和总结。

驱动分类

根据 LED 驱动电源输出的电流极性,可将LED 驱动方式分为 直流型驱动和交流型驱动。直流型驱动是 LED 最常见的驱动方式,实际应用的 LED 绝大多数都为直流LED,因此根据流过 LED 的电流性质,可将直流型驱动方式分为 恒压驱动、限流驱动、恒流驱动和脉冲驱动

直流型驱动

恒压驱动

恒压驱动时,LED 两端电压保持基本恒定,但由于电压中存在纹波,使得 LED 电流随着电压的波动而波动。根据 LED 的伏安特性,微小的电压波动会引起 LED 电流的较大波动。 另外,由于 LED 负温度效应的影响,电流波动有可能造成结温和电流的恶性循环,严重时甚至烧毁LED。 [详情]

限流驱动

限流驱动是指将 LED 电流限制在设定范围以内的驱动方式。根据限流的实现方式,又可将其分为阻抗限流、饱和限流和分流限流。

阻抗限流通过在电流主回路中串入远大于LED 负载等效阻抗的大阻抗,减小外界干扰对LED 负载电流的影响,从而达到限流的目的。限流效果主要取决于串联阻抗的大小。 [详情]

有些元器件如 MOS 管、稳流二极管等,当满足一定条件时即进入饱和状态,随着输出端电压上升,电流几乎不变,将其与 LED 串联,可以限制流过 LED 的电流,即饱和限流。 [详情]

分流限流是指当 LED 电流超过预先设定的限定值时,辅助电路将接通,将超过的电流分流,从而使流过 LED 的电流基本保持不变,达到限流的目的。其典型电路有如下两种:如图(a)的分流支路与 LED 并联,如图(b)的分流支路与 LED 串联。 [详情]

由于分流限流电路结构简单,成本低,可靠性高,在中小功率场合的应用较广泛,同时还可利用它来抑制和吸收电路中短暂的过饱和电流;但其串联在负载回路中的元件损耗较大,电路效率较低。

恒流驱动

恒流驱动是指保持流过 LED 的电流恒定的驱动方式,当外界干扰使得电流增大或减小时,LED 电流都可以在恒流电路的调节作用下回到预设值。由于 LED 具有非线性 I-V 特性,小电压波动将引起电流的大波动,因此,采用恒流驱动 LED 可以达到较好的性能。

根据主功率器件的工作状态,可将恒流驱动分为线性恒流和开关恒流。

在线性恒流电路中,主功率器件与 LED 负载串联,且工作在线性放大区,其典型电路图如图(a)所示。[详情]

另一种典型的线性恒流电路是镜像恒流电路,如图(b)所示,主功率管 Q 2 也工作在线性放大区,该方式需先由恒流电路产生源电流,再通过镜像电路传递到负载,使负载电流保持恒定。 [详情]

开关恒流稳流效果好,电路效率高,适用于大功率 LED 照明场合;但由于其电路结构较复杂,成本高,且 EMI 大,在中小功率场合应用较少。

脉冲驱动

由于塑造电压波形比电流波形更容易,所以脉冲驱动一般是电压型脉冲驱动,即 LED 负载两端的电压是脉冲式的。 [详情]

脉冲驱动的最基本驱动波形为方波,但为了提高 LED 的瞬态响应性能,可采用如图(a)的上下沿尖峰脉冲,如图(b)的为提高脉冲驱动发光效率的双电平波形和如图(c)的综合上述两个优势的多电平波形。由于发光效率较低,驱动性能不如恒流驱动,所以目前 LED 脉冲驱动的实际应用较少。 [详情]

交流型驱动

交流 LED 可以简单等效为将两个或两个以上 LED 按一定的规律反向并联的电路,如左图所示。

在此,将LED 驱动分为直流驱动和交流驱动两种形式,并分析直流驱动中的恒压型、限流型、恒流型和脉冲型驱动方式及其优缺点,为选择合适的LED驱动方式提供参考。

交流 LED 可以简单等效为将两个或两个以上 LED 按一定的规律反向并联的电路,如图所示。 [详情]

总结对比

由此可见,上述各种驱动方式各有优点,有待进一步发展和完善,如开发损耗更小的限流方式;寻找更优的恒流驱动控制策略;研究脉冲驱动中脉冲各参数对 LED 性能的影响;解决交流驱动中电流波动大的问题。而另外一个发展方向是将两种或多种驱动方式的优点有机地结合在一起,开发出性能更好的 LED 驱动方式。

未来驱动应具有的特点

  • 长寿命,LED的寿命公认为5-10万小时,作为配套设施其寿命应大于LED的寿命,也要超过7万小时。
  • 小体积,无论是球泡灯还是日光灯,内部安装驱动的体积空间均有限,所以要求电源体积非常小。
  • 耐高温,由于LED光源在发光过程中,能量的70%——-80%转换为热能,由LED光源制造的灯具温度超过50度,其内部温度更是超过50度以上。
  • 高功率因数和高效率,作为节能产品,驱动消耗能量过高将直接影响整个灯具的转换效率,功率因数过低的产品可能有禁止入市的可能。
  • 灯具制作方便,光源电源驱动一体化,光源电源一体化可减少灯具组装的人工成本。
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驱动器的发展趋势

  • 作为照明灯、闪光灯的中功率或大功率白色LED驱动器还有很大的发展空间。
  • 最有发展前途的是将现有汽车上的白炽灯更换成LED灯。从发展来看,车内的照明灯、倒车灯及前车灯都有可能用大功率LED来代替。
  • 由于LED机械强度大,抗振能力强、寿命长、耗电省,可组成节电的免维修的汽车灯。
  • 汽车照明灯是白色LED的一个大用户,大功率驱动器有很大的发展空间。
  • 从发展来看,用市电供电的驱动器是发展的大方向,目前这种驱动器数量不多,提高220Vac供电的效率是一个新课题。
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由于LED光源的特点,使用寿命长、节能省电、应用简单方便、成本低等等,越来越多的照明领域都有了海量的应用,我们也期待着更多更好的LED照明设计融入我们的大家庭中,真正的成为不可或缺的一员,点亮每个人心中的一盏灯!