隨著人類社會的飛速發(fā)展,我們進入了一個越來越高科技的時代,而在照明的世界里,LED燈源正悄然入駐每個角落。LED照明的飛躍發(fā)展,已經(jīng)是勢不可擋之舉!我們深信,每一次成功的LED光亮背后,都有著一個強大的驅(qū)動系統(tǒng)在默默支持,今天就讓我們走進幕后空間,與驅(qū)動帶來的光亮做一次親密接觸吧!

LED 照明是目前大力發(fā)展的一種照明方式,而在LED照明領域中,要體現(xiàn)出LED節(jié)能和長壽命等特點,選擇好LED驅(qū)動是至關重要,下面我們對LED 驅(qū)動技術做個歸納和總結(jié)。

驅(qū)動分類

根據(jù) LED 驅(qū)動電源輸出的電流極性,可將LED 驅(qū)動方式分為 直流型驅(qū)動和交流型驅(qū)動。直流型驅(qū)動是 LED 最常見的驅(qū)動方式,實際應用的 LED 絕大多數(shù)都為直流LED,因此根據(jù)流過 LED 的電流性質(zhì),可將直流型驅(qū)動方式分為 恒壓驅(qū)動、限流驅(qū)動、恒流驅(qū)動和脈沖驅(qū)動。

直流型驅(qū)動

恒壓驅(qū)動

恒壓驅(qū)動時,LED 兩端電壓保持基本恒定,但由于電壓中存在紋波,使得 LED 電流隨著電壓的波動而波動。根據(jù) LED 的伏安特性,微小的電壓波動會引起 LED 電流的較大波動。 另外,由于 LED 負溫度效應的影響,電流波動有可能造成結(jié)溫和電流的惡性循環(huán),嚴重時甚至燒毀LED。 [詳情]

限流驅(qū)動

限流驅(qū)動是指將 LED 電流限制在設定范圍以內(nèi)的驅(qū)動方式。根據(jù)限流的實現(xiàn)方式,又可將其分為阻抗限流、飽和限流和分流限流。

阻抗限流通過在電流主回路中串入遠大于LED 負載等效阻抗的大阻抗,減小外界干擾對LED 負載電流的影響,從而達到限流的目的。限流效果主要取決于串聯(lián)阻抗的大小。 [詳情]

有些元器件如 MOS 管、穩(wěn)流二極管等,當滿足一定條件時即進入飽和狀態(tài),隨著輸出端電壓上升,電流幾乎不變,將其與 LED 串聯(lián),可以限制流過 LED 的電流,即飽和限流。 [詳情]

分流限流是指當 LED 電流超過預先設定的限定值時,輔助電路將接通,將超過的電流分流,從而使流過 LED 的電流基本保持不變,達到限流的目的。其典型電路有如下兩種:如圖(a)的分流支路與 LED 并聯(lián),如圖(b)的分流支路與 LED 串聯(lián)。 [詳情]

由于分流限流電路結(jié)構簡單,成本低,可靠性高,在中小功率場合的應用較廣泛,同時還可利用它來抑制和吸收電路中短暫的過飽和電流;但其串聯(lián)在負載回路中的元件損耗較大,電路效率較低。

恒流驅(qū)動

恒流驅(qū)動是指保持流過 LED 的電流恒定的驅(qū)動方式,當外界干擾使得電流增大或減小時,LED 電流都可以在恒流電路的調(diào)節(jié)作用下回到預設值。由于 LED 具有非線性 I-V 特性,小電壓波動將引起電流的大波動,因此,采用恒流驅(qū)動 LED 可以達到較好的性能。

根據(jù)主功率器件的工作狀態(tài),可將恒流驅(qū)動分為線性恒流和開關恒流。

在線性恒流電路中,主功率器件與 LED 負載串聯(lián),且工作在線性放大區(qū),其典型電路圖如圖(a)所示。[詳情]

另一種典型的線性恒流電路是鏡像恒流電路,如圖(b)所示,主功率管 Q 2 也工作在線性放大區(qū),該方式需先由恒流電路產(chǎn)生源電流,再通過鏡像電路傳遞到負載,使負載電流保持恒定。 [詳情]

開關恒流穩(wěn)流效果好,電路效率高,適用于大功率 LED 照明場合;但由于其電路結(jié)構較復雜,成本高,且 EMI 大,在中小功率場合應用較少。

脈沖驅(qū)動

由于塑造電壓波形比電流波形更容易,所以脈沖驅(qū)動一般是電壓型脈沖驅(qū)動,即 LED 負載兩端的電壓是脈沖式的。 [詳情]

脈沖驅(qū)動的最基本驅(qū)動波形為方波,但為了提高 LED 的瞬態(tài)響應性能,可采用如圖(a)的上下沿尖峰脈沖,如圖(b)的為提高脈沖驅(qū)動發(fā)光效率的雙電平波形和如圖(c)的綜合上述兩個優(yōu)勢的多電平波形。由于發(fā)光效率較低,驅(qū)動性能不如恒流驅(qū)動,所以目前 LED 脈沖驅(qū)動的實際應用較少。 [詳情]

交流型驅(qū)動

交流 LED 可以簡單等效為將兩個或兩個以上 LED 按一定的規(guī)律反向并聯(lián)的電路,如左圖所示。

在此,將LED 驅(qū)動分為直流驅(qū)動和交流驅(qū)動兩種形式,并分析直流驅(qū)動中的恒壓型、限流型、恒流型和脈沖型驅(qū)動方式及其優(yōu)缺點,為選擇合適的LED驅(qū)動方式提供參考。

交流 LED 可以簡單等效為將兩個或兩個以上 LED 按一定的規(guī)律反向并聯(lián)的電路,如圖所示。 [詳情]

總結(jié)對比

由此可見,上述各種驅(qū)動方式各有優(yōu)點,有待進一步發(fā)展和完善,如開發(fā)損耗更小的限流方式;尋找更優(yōu)的恒流驅(qū)動控制策略;研究脈沖驅(qū)動中脈沖各參數(shù)對 LED 性能的影響;解決交流驅(qū)動中電流波動大的問題。而另外一個發(fā)展方向是將兩種或多種驅(qū)動方式的優(yōu)點有機地結(jié)合在一起,開發(fā)出性能更好的 LED 驅(qū)動方式。

未來驅(qū)動應具有的特點

  • 長壽命,LED的壽命公認為5-10萬小時,作為配套設施其壽命應大于LED的壽命,也要超過7萬小時。
  • 小體積,無論是球泡燈還是日光燈,內(nèi)部安裝驅(qū)動的體積空間均有限,所以要求電源體積非常小。
  • 耐高溫,由于LED光源在發(fā)光過程中,能量的70%——-80%轉(zhuǎn)換為熱能,由LED光源制造的燈具溫度超過50度,其內(nèi)部溫度更是超過50度以上。
  • 高功率因數(shù)和高效率,作為節(jié)能產(chǎn)品,驅(qū)動消耗能量過高將直接影響整個燈具的轉(zhuǎn)換效率,功率因數(shù)過低的產(chǎn)品可能有禁止入市的可能。
  • 燈具制作方便,光源電源驅(qū)動一體化,光源電源一體化可減少燈具組裝的人工成本。
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驅(qū)動器的發(fā)展趨勢

  • 作為照明燈、閃光燈的中功率或大功率白色LED驅(qū)動器還有很大的發(fā)展空間。
  • 最有發(fā)展前途的是將現(xiàn)有汽車上的白熾燈更換成LED燈。從發(fā)展來看,車內(nèi)的照明燈、倒車燈及前車燈都有可能用大功率LED來代替。
  • 由于LED機械強度大,抗振能力強、壽命長、耗電省,可組成節(jié)電的免維修的汽車燈。
  • 汽車照明燈是白色LED的一個大用戶,大功率驅(qū)動器有很大的發(fā)展空間。
  • 從發(fā)展來看,用市電供電的驅(qū)動器是發(fā)展的大方向,目前這種驅(qū)動器數(shù)量不多,提高220Vac供電的效率是一個新課題。
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由于LED光源的特點,使用壽命長、節(jié)能省電、應用簡單方便、成本低等等,越來越多的照明領域都有了海量的應用,我們也期待著更多更好的LED照明設計融入我們的大家庭中,真正的成為不可或缺的一員,點亮每個人心中的一盞燈!