全面盤點LED驅(qū)動電源的特性及LED驅(qū)動電路的架構(gòu)

LED 照明成為照明市場上的主力選手，那么這位選手的能力究竟有多強?評價的方面很多。今天我們就來初步了解一下這位選手的小心臟：驅(qū)動電源。

LED基本電氣特性

要了解 LED 的驅(qū)動電源，首先要了解 LED 發(fā)光的基本特性和要求。LED 是依靠電流通過一個特殊的半導體二級管后發(fā)光，它的電壓和電流關(guān)系基本上符合典型半導體的特性。

 

 

圖：典型 LED 正向電壓和正向電流的關(guān)系。

從上圖，我們可以看到 LED 開始導通的電壓在2.2V左右(開始發(fā)光)，經(jīng)過一個小弧度之后，以一定的角度向右斜上方上升，到3.5V左右達到190mA左右。廠家給出的額定電流工作范圍是100~160mA，意味著工作電壓在3.2~3.4V之間。

 

 

圖：典型 LED 電流和光通的關(guān)系。

可以看到隨著正向電流的增加，輸出的光通量也在增加，但不是完全1：1的關(guān)系。

 

 

圖：LED 結(jié)溫和輸出光通的關(guān)系。

可以看出隨著 LED 開始發(fā)光，LED 的結(jié)溫開始上升，而輸出的光通量反而下降。因此，有冷流明和熱流明之分。

 

 

圖：LED 結(jié)溫變化與正向電壓之間的關(guān)系。

可以看出當 LED 的結(jié)溫上升時，所需要的驅(qū)動 LED 的正向電壓反而是下降的。

以上4個工作曲線圖，對正確理解 LED 工作時所需要的條件，以及后續(xù)的電源驅(qū)動電路的選擇是非常重要的。只有先理解了這4張工作曲線后，才能正確理解驅(qū)動電路的選擇。

電路選擇方案

LED 驅(qū)動的理想狀態(tài)是要在合適的工作溫度下(保證 LED 結(jié)溫在可靠的工作范圍內(nèi))，利用恒電流驅(qū)動 LED，獲得性價比最高的光通輸出。但在實際產(chǎn)品中，考慮到輸入電壓不同，產(chǎn)品外殼性質(zhì)(是否是金屬材質(zhì))，用戶對價格的敏感度，產(chǎn)品性能的要求等等因素。電路的選擇是多樣的。從大類來分，可以分成隔離和非隔離型電源。

 

 

圖：典型的非隔離型電源電路。

 

 

圖：典型的隔離型電源電路。

看不懂?很簡單，在提供能量給 LED 時，如果采用功率電感就是非隔離型，如果采用變壓器就是隔離型驅(qū)動電路。非隔離型電路的優(yōu)點是成本低，效率高，電路簡單，器件少。隔離電路的優(yōu)點是安全性好，適應的結(jié)構(gòu)材料廣泛。

1、阻容降壓型(非隔離)

 

 

特點：極低的成本，缺點輸出電流的穩(wěn)定性不好，輸出電流隨輸入電壓的波動而波動�？煽啃圆�。

2、線性恒流(非隔離)

 

 

特點：光源的利用率低，輸出電流同樣隨輸入電壓而波動�？煽啃圆桓�。

3、IC降壓型(非隔離)

 

 

特點：LED 輸出燈串的工作電壓比輸入電壓低，工作電流穩(wěn)定。產(chǎn)品外殼需要采用絕緣材料。

4、IC升壓型(非隔離)

 

 

特點：輸出 LED 燈串的工作電壓比輸入電壓高，適合用于低壓電池作為輸入能源。

5、隔離型電路

 

 

特點：電路中有變壓器，適合于低電壓大電流的 LED 輸出場合。工作電流穩(wěn)定。

調(diào)光電路架構(gòu)

國外的燈具中經(jīng)常含有可控硅調(diào)光器或者有調(diào)光的需求。那么在這種場合下，調(diào)光 LED 電源驅(qū)動器也是很常見。常見的調(diào)光電路有可控硅、0~10V、PWM、DALI等。

1、可控硅調(diào)光(Triac)

 

 

歐美市場上普遍使用的墻上調(diào)光器。

特點：該類型調(diào)光器最適合使用白熾燈和鹵素燈。使用 LED 光源會有匹配性問題。

2、0~10V;PWM;DALI調(diào)光電路均需要有額外的亮度控制接線端口(AC輸入仍然需要保留)

 

 

3、PWM調(diào)光

 

 

4、DALI調(diào)光系統(tǒng)

 

 

以上2/3/4類調(diào)光系統(tǒng)，調(diào)光的平順性很好，控制也精確。0~10V 和 PWM 更適合于小范圍調(diào)光控制。DALI 更適合于大范圍的組團控制。

匯總

 

 

備注：調(diào)光電源也分隔離和非隔離兩類。隔離型，產(chǎn)品外殼使用絕緣或者非絕緣均可。非隔離型電源，只能使用絕緣外殼。