探讨LED驱动电源设计中存在的问题

LED驱动电源的质量好坏将会直接影响LED的寿命，因此如何做好一个LED驱动电源是LED电源设计者的重中之重。本文将介绍一些LED驱动电源存在的问题，希望对设计工程师有益。

1、驱动电路直接影响LED寿命

我们所说的LED驱动包括数字驱动和模拟驱动两类，数字驱动指数字电路驱动，包括数字调光控制，RGB全彩变幻等。模拟驱动指模拟电路驱动，包括AC恒流开关电源，DC恒流控制电路。驱动电路由电子元件组成，包括半导体元件，电阻，电容，电感等，这些元件都有使用寿命，任何一个器件失效都会导致整个电路的失效或者部分功能失效。 LED的使用寿命是5-10万小时，按5万小时算，连续点亮，有近6年的寿命。开关电源的寿命是很难达到6年的，市面上的开关电源质保期一般是2-3年，达到6年质保的电源是军品级别的，价格是普通电源的4-6倍，一般的灯具厂是很难接受的。所以LED灯具的故障多为驱动电路故障。

2、 散热问题

LED为冷光源，工作结温不能超过限值，设计时还要留一定余量。整个灯具的设计要考虑外形美观，安装方便，配光，散热等很多方面问题，要在众多因素中寻求平衡点，这样整体的灯具才是最好的.LED灯具的发展时间不长，可以借鉴的经验不多，很多设计都是不断完善的。有些LED灯具厂家所用电源为外协或者外购，灯具设计师对电源了解不多，给LED的散热空间较大，给电源的散热空间较小。一般是设计好灯具后再找合适的电源来配套，这样就给电源的配套带来一定的难度。经常碰到因灯具内部空间较小或者内部温度较高，而且成本控制较低，无法配到合适电源。有些LED灯具厂有电源研发能力，在开始设计灯具初期进行评估，电源的设计同步进行，就能解决以上问题。在设计中要综合考虑LED的散热和电源的散热，整体控制灯具的温升，这样才能设计出较好的灯具。

3、电源设计中的问题

a、功率设计。虽然LED光效高，但是还有80-85%的热能损耗，致使灯具内部有20-30度的温升，如果室温25度情况，灯具内部就有45-55度，电源长时间在高温环境下工作，要保证寿命就必须加大功率余量，一般留到1.5-2倍的余量。

b、元件选型。灯具内部温度45-55度情况下，电源内部温升还有20度左右，则元件附近的温度要达到65-75度。有些元件在高温情况参数会飘移，还有些寿命会缩短，所以器件要选择能在较高温度长时间使用的，特别注意电解电容和导线。

c、电性能设计。开关电源针对LED的参数设计，主要是恒流参数，电流的大小决定LED的亮度，如果批量电流误差较大，则整批灯的亮度不均匀。而且温度的变化也能致使电源输出电流偏移。一般是批量误差控制在+/-5%以内，才能保证灯的亮度一致.LED的正向压降有偏差，电源设计的恒流电压范围要包含LED的电压范围。多个LED串连使用时候，最小压降乘以串连数量为下限电压，最大压降乘以串连数量为上限电压，电源的恒流电压范围要比这个范围稍宽些，一般上下限各留1-2V余量。

d、PCB布板设计.LED灯具留给电源的尺寸较小(除非是电源外置的)，所以在PCB设计上要求较高，要考虑的因素也多。安全距离要留够，要求输入和输出隔离的电源，一次侧电路和二次侧电路要求耐压1500-2000VAC，在PCB上至少要留够3MM的距离。如果是金属外壳的灯具，则整个电源的布板还要考虑高压部分和外壳的安全距离。如果没有空间保证安全距离情况下就要利用其他措施保证绝缘，比如在PCB上打孔，加绝缘纸，灌封绝缘胶等。另外布板还要考虑热量均衡，发热元件要均匀分布，不能集中放置，避免局部温度升高。电解电容远离热源，减缓老化，延长使用寿命。

e、认证问题。目前国内还没有针对LED灯具的标准，国家相关部门正在研究制订，国内销售的灯具认证是参照照明灯具的标准，外销的是做CE或UL等认证，还有些参照国外的LED灯具标准来做。所以针对这种情况，开关电源的设计要同时满足以上的这些标准是比较困难的，我们只能针对不同的要求满足不同的认证。

4、使用参数

外购电源在选择上主要看恒流和恒流的电压范围。恒流值选择为LED的标准电流偏下。电压范围的选择要适中，尽量不要选择较大范围，避免功率的浪费。

驱动电路影响LED的寿命，因此在电路设计的时候就要严谨，LED为冷光源，工结温不能超过限值，在保持外观美丽的同时还要考虑到散热，每一步都要严谨。