大功率LED驅動(dòng)控制系統面臨四大挑戰

隨著(zhù)大功率LED技術(shù)的成熟，大功率LED的驅動(dòng)設計顯得尤為重要。依據大功率LED器件的特性，如果驅動(dòng)電流過(guò)大或者工作溫度過(guò)高，超出LED元件的承受范圍，就極易致使LED器件損壞。因此需要一個(gè)恒流、恒溫控制的，并有可靠、完善保護功能的LED驅動(dòng)系統。

1、大功率LED驅動(dòng)控制技術(shù)的特點(diǎn)

依據LED驅動(dòng)電源和電網(wǎng)用電規則的特性需求，在設計和選擇LED驅動(dòng)電源是需要考慮到以下幾個(gè)方面：

(1)LED路燈的驅動(dòng)電源不應該裝在高空，這樣會(huì )給維修工作帶來(lái)不便，而且維修的花費較大，因此需要選取高性能的驅動(dòng)電源。

(2)大功率LED是節能的產(chǎn)品，對驅動(dòng)電源的要求因此也較高。LED發(fā)光的效率會(huì )隨著(zhù)LED溫度的增高而降低，因此LED內部的散熱對LED的正常運行極其的重要。電源的性能高，其損耗功率就較小，在LED內部的發(fā)熱量就會(huì )很小，也就延緩了燈具或者顯示器溫度的升高。對降低LED的光衰有積極的作用。

(3)目前LED驅動(dòng)的方式主要有兩種，一是恒壓電源供給多個(gè)恒流電源，每個(gè)恒流電源會(huì )單獨給各個(gè)電路的LED供電，這種方式極其的靈活，如一個(gè)LED出現故障，不會(huì )影響其他LED的正常工作但是其成本較高。另一種為直接恒流供電，LED通過(guò)串聯(lián)或者并聯(lián)的方式運行，其成本略低，但其靈活性較差。多路恒流的供電方式在性能和成本方面具有較大的優(yōu)勢，是發(fā)展的重點(diǎn)。

(4)LED的抗浪涌能力較差，尤其是抗反向電壓的能力。有些LED的顯示屏或者路燈裝在戶(hù)外，由于雷擊的感應和電網(wǎng)負載的啟用，因此電網(wǎng)系統會(huì )出現各種浪涌，對LED有壞的影響。因此LED的驅動(dòng)電源需要具有抑制浪涌侵入的能力，以確保LED不受到損害。

(5)燈具在戶(hù)外安裝時(shí)，電源的結構應該防潮、防水，外殼也應該耐磨。

(6)對于電源除了常規保護之外，最好能增加LED溫度的負反饋，以防止LED溫度的過(guò)高而影響光輸出的穩定性。

2、大功率LED驅動(dòng)控制系統面臨挑戰

當精密的恒流電源設計已達到了電源穩定的輸出時(shí)，電源穩定是光源穩定必要的條件，在電源穩定的前提下，光源輸出的電流在長(cháng)時(shí)間的工作中會(huì )出現波動(dòng)的情況。為了獲取穩定的電流，提升LED光穩定性，通過(guò)控制恒流電源的外圍電壓，通過(guò)電壓的大小來(lái)調節輸出電流。LED驅動(dòng)系統控制部分的電路設計緊緊圍繞單片機，結合鍵盤(pán)及LED數字顯示，從A/D進(jìn)行采樣的電壓通過(guò)反饋和輸入的電壓相比，對其進(jìn)行適當的調整，而后經(jīng)D/A的模擬電壓來(lái)輸入電壓。

結合大功率LED在國內外的發(fā)展狀況，LED驅動(dòng)系統主要面臨以下的挑戰：

(1)驅動(dòng)電路的壽命有待提升，特別是關(guān)鍵元件如電容的壽命將對電源的壽命有直接的影響。

(2)LED驅動(dòng)器應該向轉換效率更高的目標邁進(jìn)，因為未輸出光的功率均以熱量的形式散發(fā)，而轉換效率的過(guò)低就會(huì )對LED的節能效果產(chǎn)生壞的影響。

(3)通過(guò)較大的調光比例高效地對LED進(jìn)行調光，同時(shí)還可以確保在低亮度及高亮度時(shí)顏色特征的恒定。

(4)減小其成本，現今在小功率的應用場(chǎng)所，恒流驅動(dòng)電源的成本占據的比例已接近35%，基本是光源的成本，這在一定程度上阻礙了LED在市場(chǎng)上的推廣。

3、大功率LED驅動(dòng)電路連接的方法

大功率LED的光效雖然很高，但是單個(gè)LED釋放的光通量不大，因此通常是若干LED連接使用。多個(gè)LED基本的連接方法有串聯(lián)、并聯(lián)及串并混合這三種。

(1)串聯(lián)

LED串聯(lián)的優(yōu)點(diǎn)是流入支路各個(gè)LED的電流相同，所以各個(gè)LED發(fā)光的亮度也相同。如支路上任意一個(gè)LED出現故障，會(huì )導致支路上所有LED均停止工作。如果某個(gè)LED出現短路，在恒流的方式下對電路沒(méi)有影響，但是在恒壓驅動(dòng)時(shí)，會(huì )使得其他LED的電壓升高，因此其電流也會(huì )增大，可能造成LED的損壞。

(2)并聯(lián)

并聯(lián)支路上，每個(gè)LED工作電壓相同，為了使得各個(gè)LED工作電流相同，要求各個(gè)LED的電壓相同。然而由于LED元件參數的區別，并且LED的電壓會(huì )隨著(zhù)溫度的增高而減小，致使工作電流有區別。如果散熱性能不好，電流超過(guò)額定值就極易造成LED元件的損壞，因此通常情況下不采用并聯(lián)的方式。

(3)串并混連

并聯(lián)LED或者串聯(lián)LED需要電路有較高的電流或者電壓，因此能夠考慮混合連接的方式，把所需的電流或者電壓減小至適合的水平?；旌线B接的方法有先串聯(lián)后并聯(lián)及先并聯(lián)后串聯(lián)這兩種主要的連接方式，其可靠性較高，并且LED發(fā)光的亮度也較為均勻。

4、結束語(yǔ)

大功率LED驅動(dòng)電源對有效功率、效率轉換、恒流精度、電磁兼容、電源壽命等有著(zhù)嚴格的要求，因此在LED驅動(dòng)系統的設計階段應該利用數字化控制，以期避免調節器線(xiàn)性度問(wèn)題，以便穩態(tài)精度的提高，并得到穩定的電流，確保大功率LED的正常運作。