LED驅(qū)動電路的主要功能是將交流電壓轉換為恒流電源,同時按照LED器件的要求完成與LED的電壓和電流的匹配。按常用LED驅(qū)動電路的不同,LED驅(qū)動電源通??梢苑譃槿箢?,一是開關恒流源,二是線性IC電源,三是阻容降壓電源。
1、開關恒流電路
采用變壓器將高壓變?yōu)榈蛪海⑦M行整流濾波,以便輸出穩(wěn)定的低壓直流電。開關恒流源又分隔離式電源和非隔離式電源,隔離是指輸出高低電壓隔離,安全性非常高,所以對外殼絕緣性要求不高。非隔離安全性稍差,但成本也相對低,傳統(tǒng)節(jié)能燈就是采用非隔離電源,采用絕緣塑料外殼防護。開關電源的安全性相對較高(一般是輸出低壓),性能穩(wěn)定,缺點是電路復雜、價格較高。開關電源技術成熟,性能穩(wěn)定,是目前LED照明的主流電源。
2、線性IC電源
采用一個IC或多個IC來分配電壓,電子元器件種類少,功率因數(shù)、電源效率非常高,不需要電解電容,壽命長,成本低。缺點是輸出高壓非隔離,有頻閃,要求外殼做好防觸電隔離保護。市面上宣稱無(去)電解電容,超長壽命的,均是采用線性IC電源。IC驅(qū)電源具有高可靠性,GX率低成本優(yōu)勢,是未來理想的LED驅(qū)動電源。
3、阻容降壓電源驅(qū)動電路
采用一個電容通過其充放電來提供驅(qū)動電流,電路簡單,成本低,但性能差,穩(wěn)定性差,在電網(wǎng)電壓波動時及容易燒壞LED,同時輸出高壓非隔離,要求絕緣防護外殼。功率因數(shù)低,壽命短,一般只適于經(jīng)濟型小功率產(chǎn)品(5W以內(nèi))。功率高的產(chǎn)品,輸出電流大,電容不能提供大電流,否則容易燒壞,另外國家對高功率燈具的功率因數(shù)有要求,即7W以上的功率因數(shù)要求大于0.7,但是阻容降壓電源遠遠達不到(一般在0.2-0.3之間),所以高功率產(chǎn)品不宜采用阻容降壓電源。市場上,要求不高的低端型的產(chǎn)品,幾乎全部是采用阻容降壓電源,另外,一些高功率的便宜的低端產(chǎn)品,也是采用阻容降壓電源。
4、led驅(qū)動原理
正向壓降(VF)和正向電流的(IF)關系曲線,由曲線可知,當正向電壓超過某個閾值(約2V),即通常所說的導通電壓之后,可近似認為,IF與VF成正比。見表是當前主要超高亮LED的電氣特性。由表可知,當前超高亮LED的Z高IF可達1A,而VF通常為2~4V。
由于LED的光特性通常都描述為電流的函數(shù),而不是電壓的函數(shù),光通量(φV)與IF的關系曲線,因此,采用恒流源led驅(qū)動電路可以更好地控制亮度。此外,LED的正向壓降變化范圍比較大(Z大可達1V以上),而由上圖中的VF-IF曲線可知,VF的微小變化會引起較大的,IF變化,從而引起亮度的較大變化。
LED的溫度與光通量(φV)關系曲線,由下圖可知光通量與溫度成反比,85℃時的光通量是25℃時的一半,而一40℃時光輸出是25℃時的1.8倍。溫度的變化對LED的波長也有一定的影響,因此,良好的散熱是LED保持恒定亮度的保證。
所以,采用恒壓源驅(qū)動不能保證LED亮度的一致性,并且影響LED的可靠性、壽命和光衰。因此,超高亮LED通常采用恒流源驅(qū)動。
5、電源成本性能比較
以3W小球泡和16W日光燈管為例,各種電源成本比較:
可見,不同類別的電源,其成本差異是非常大的,其中過認證的開關隔離源Z貴,阻容降壓電源Z便宜。
6、各類電源性能之比較:
在中高端市場,開關恒流非隔離電源仍是市場的主流電源,廠家一般會在結構設計上進行防高壓隔離。而在低端市場,大部份廠家是采用阻容降壓電源,也有部分廠家采用線性IC電源(要求廠家有一定的設計能力)。
采用不同的電源,產(chǎn)品的性能及價格是不一樣的,我們應該根據(jù)不同的市場選用不同的產(chǎn)品。
7、led驅(qū)動設計思想
LED的發(fā)光原理是在它兩端加上正向電壓,使半導體中少數(shù)和多數(shù)載流子發(fā)生復合,放出過剩能量,從而引起光子的發(fā)射。
LED在可攜式產(chǎn)品中背光源的地位已經(jīng)不可動搖,即便是在大尺寸LCD的背光源當中,LED也開始挑戰(zhàn)CCFL(冷陰極螢光燈)的主流地位;
而在照明領域,LED作為半導體照明Z關鍵的部件,更是因為頂著節(jié)能、環(huán)保、長壽命、免維護等諸多光環(huán)而受到市場的追捧。驅(qū)動電路是LED(發(fā)光二極管)產(chǎn)品的重要組成部分,無論在照明、背光源還是顯示板領域,驅(qū)動電路技術架構的選擇都應與具體的應用相匹配。