【導讀】除了散熱、高效率、低成本、可靠性、安全性的挑戰(zhàn)，LED照明應用還面臨著調(diào)光無閃爍、大范圍調(diào)光和消除色偏等幾個方面。這些挑戰(zhàn)需要綜合運用適當?shù)腖ED驅(qū)動電源，選擇合適的驅(qū)動電路拓撲結(jié)構(gòu)，還要注意浪涌等電路保護的問題。本月大講臺將從這幾個方面詳解LED驅(qū)動電源該如何設(shè)計？
根據(jù)LED驅(qū)動電源的特性要求和中國電網(wǎng)的現(xiàn)用的規(guī)則以及出口國家的要求，我們在設(shè)計LED驅(qū)動電源的時候應該要注意以下幾點要素：
1.驅(qū)動方式。現(xiàn)在LED驅(qū)動電源驅(qū)動方式主要通行的有兩種：其一是直接恒流供電，LED串聯(lián)或并聯(lián)運行。它的優(yōu)點是成本低一點，但靈活性差，還要解決某個LED故障，不影響其他LED運行的問題。另一種是一個恒壓源供多個恒流源，每個恒流源單獨給每路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。這兩種形式，在一段時間內(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。
2.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，維修的花費也大。所以必須保證高可靠性，像LED路燈驅(qū)動電源，對防水功能要求高，所以LED防水電源的防水功能必須要達到標準。
圖1：LED驅(qū)動電源設(shè)計的考慮要素
4.高功率因素。功率因素是電網(wǎng)對負載的要求。一般70瓦以下的用電器，沒有強制性指標。雖然功率不大的單個用電器功率因素低一點對電網(wǎng)的影響不大，但晚上大家點燈，同類負載太集中，會對電網(wǎng)產(chǎn)生較嚴重的污染。對于30瓦~40瓦的LED驅(qū)動電源，將來對功率因素方面有一定的指標要求。提高70瓦以下LED驅(qū)動電源的功率因素，也是LED驅(qū)動生產(chǎn)廠家一次好的機遇。
5.浪涌保護。LED抗浪涌的能力是比較差的，特別是抗反向電壓能力。加強這方面的保護也很重要。有些LED燈裝在戶外，如LED路燈。由于電網(wǎng)負載的啟甩和雷擊的感應，從電網(wǎng)系統(tǒng)會侵入各種浪涌，有些浪涌會導致LED的損壞。因此LED驅(qū)動電源要有抑制浪涌的侵入，保護LED不被損壞的能力。這個也是戶外LED照明一個重要指標，未來的重要性不言而喻了。
6. 保護功能。電源除了常規(guī)的保護功能外，最好在恒流輸出中增加LED溫度負反饋，防止LED溫度過高。
7. 要符合安規(guī)和電磁兼容的要求。安規(guī)自有中國的一套標準，但做安規(guī)，LED驅(qū)動電源主要是參照國外標準，因為出口比較多，所以對電磁兼容也是有要求的，達到歐盟認證標準，一般是對LED驅(qū)動生產(chǎn)商的要求。
8.驅(qū)動電源的壽命要與LED的壽命相適配。
LED驅(qū)動器通用要求
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LED驅(qū)動器通用要求
驅(qū)動LED面臨著不少挑戰(zhàn)，如正向電壓會隨著溫度、電流的變化而變化，而不同個體、不同批次、不同供應商的LED正向電壓也會有差異；另外，LED的“色點”也會隨著電流及溫度的變化而漂移。
另外，應用中通常會使用多顆LED，這就涉及到多顆LED的排列方式問題。各種排列方式中，首選驅(qū)動串聯(lián)的單串LED，因為這種方式不論正向電壓如何變化、輸出電壓(Vout)如何“漂移”，均提供極佳的電流匹配性能。當然，用戶也可以采用并聯(lián)、串聯(lián)-并聯(lián)組合及交叉連接等其它排列方式，用于需要“相互匹配的”LED正向電壓的應用，并獲得其它優(yōu)勢。如在交叉連接中，如果其中某個LED因故障開路，電路中僅有1個LED的驅(qū)動電流會加倍，從而盡量減少對整個電路的影響。
圖2：常見的LED排列方式
LED的排列方式及LED光源的規(guī)范決定著基本的驅(qū)動器要求。LED驅(qū)動器的主要功能就是在一定的工作條件范圍下限制流過LED的電流，而無論輸入及輸出電壓如何變化。LED驅(qū)動器基本的工作電路示意圖如圖2所示，其中所謂的“隔離”表示交流線路電壓與LED(即輸入與輸出)之間沒有物理上的電氣連接，最常用的是采用變壓器來電氣隔離，而“非隔離”則沒有采用高頻變壓器來電氣隔離。
圖3：LED驅(qū)動器的基本工作電路示意圖
值得一提的是，在LED照明設(shè)計中，AC-DC電源轉(zhuǎn)換與恒流驅(qū)動這兩部分電路可以采用不同配置：1)整體式(integral)配置，即兩者融合在一起，均位于照明燈具內(nèi)，這種配置的優(yōu)勢包括優(yōu)化能效及簡化安裝等；2)分布式(distributed)配置，即兩者單獨存在，這種配置簡化安全考慮，并增加靈活性。
LED驅(qū)動器根據(jù)不同的應用要求，可以采用恒定電壓(CV)輸出工作，即輸出為一定電流范圍下鉗位的電壓；也可以采用恒定電流(CC)輸出工作，輸出的設(shè)計能嚴格限定電流；也可能會采用恒流恒壓(CCCV)輸出工作，即提供恒定輸出功率，故作為負載的LED的正向電壓確定其電流。
總的來看，LED照明設(shè)計需要考慮以下幾方面的因素：
. 輸出功率：涉及LED正向電壓范圍、電流及LED排列方式等
. 電源：AC-DC電源、DC-DC電源、直接采用AC電源驅(qū)動
. 功能要求：調(diào)光要求、調(diào)光方式(模擬、數(shù)字或多級)、照明控制
. 其他要求：能效、功率因數(shù)、尺寸、成本、故障處理(保護特性)、要遵從的標準及可靠性等
. 更多考慮因素：機械連接、安裝、維修/替換、壽命周期、物流等
