詳細解讀LED驅動(dòng)電源方案

一、什么是LED

　　LED（Light Emitting Diode），又稱(chēng)發(fā)光二極管，它們利用固體半導體芯片作為發(fā)光材料，當兩端加上正向電壓，半導體中的載流子發(fā)生復合，放出過(guò)剩的能量而引起光子發(fā)射產(chǎn)生可見(jiàn)光。

二、LED有哪些優(yōu)點(diǎn)

　　高效節能一千小時(shí)僅耗幾度電（普通60W白熾燈十七小時(shí)耗1度電，普通10W節能燈一百小時(shí)耗1度電）

　　超長(cháng)壽命半導體芯片發(fā)光，無(wú)燈絲，無(wú)玻璃泡，不怕震動(dòng)，不易破碎，使用壽命可達五萬(wàn)小時(shí)（普通白熾燈使用壽命僅有一千小時(shí)，普通節能燈使用壽命也只有八千小時(shí)）

　　光線(xiàn)健康光線(xiàn)中不含紫外線(xiàn)和紅外線(xiàn)，不產(chǎn)生輻射（普通燈光線(xiàn)中含有紫外線(xiàn)和紅外線(xiàn)）

　　綠色環(huán)保不含汞和氙等有害元素，利于回收和利用，而且不會(huì )產(chǎn)生電磁干擾（普通燈管中含有汞和鉛等元素，節能燈中的電子鎮流器會(huì )產(chǎn)生電磁干擾）

　　保護視力直流驅動(dòng)，無(wú)頻閃（普通燈都是交流驅動(dòng)，就必然產(chǎn)生頻閃）

　　光效率高，發(fā)熱?。?0%的電能轉化為可見(jiàn)光（普通白熾燈80%的電能轉化為熱能，僅有20%電能轉化為光能）

　　安全系數高所需電壓、電流較小，發(fā)熱較小，不產(chǎn)生安全隱患，可用于礦場(chǎng)等危險場(chǎng)所

　　市場(chǎng)潛力大低壓、直流供電，電池、太陽(yáng)能供電即可，可用于邊遠山區及野外照明等缺電、少電場(chǎng)所。

三、解決問(wèn)題的方法與可行性分析

　　解決問(wèn)題的方法可用自復位過(guò)流保護器WHPTC元件。如果用WHPTC過(guò)流保護器作保護，將是另外一種結果，從原理可知，當電路的電流超過(guò)規定值時(shí)會(huì )訊速的自動(dòng)保護，在排除故障后又自動(dòng)復位，無(wú)需人工更換。對LED而言，電壓的變化不是LED損壞的直接原因，而電流的增大才是LED的真正殺手。

　　顯而易見(jiàn)，利用WHPTC的這個(gè)特性，在LED的電路保護上具有絕對的優(yōu)勢，讓簡(jiǎn)易電源供電變?yōu)楝F實(shí)。實(shí)踐證明，在LED電路出現故障以前就有效保護了。在簡(jiǎn)易電源上，這個(gè)優(yōu)勢特別突出。對如下3圖分析可見(jiàn)，因有了WHPTC后可省去恒流、恒壓電路，LED的質(zhì)量也提高了。器件成本、生產(chǎn)成本、故障率、服務(wù)成本等，都大大降低。也大大增加了產(chǎn)品的市場(chǎng)競爭力。所以誰(shuí)先使用WHPTC，誰(shuí)先占領(lǐng)市場(chǎng)。

四、使用WHPTC前后的拓撲結構比較圖

　　淺談LED產(chǎn)品老化我們在應用LED時(shí)經(jīng)常會(huì )出現這樣種問(wèn)題，LED焊在產(chǎn)品上剛開(kāi)始的時(shí)候是正常工作的，但點(diǎn)亮一段時(shí)間以后就會(huì )出現暗光、閃動(dòng)、故障、間斷亮等現象，給產(chǎn)品帶來(lái)嚴重的損害。引起這種現象的原因大致有：

　　1．應用產(chǎn)品時(shí)，焊接制程有問(wèn)題，例如焊接溫度過(guò)高焊接時(shí)間過(guò)長(cháng)，沒(méi)有做好防靜電工作等，這些問(wèn)題95％以上是封裝過(guò)程造成。

　　2．LED本身質(zhì)量或生產(chǎn)制程造成。預防方法有：

　　1.做好焊接制程的控制。

　　2.對產(chǎn)品進(jìn)行老化測試。

　　老化是電子產(chǎn)品可靠性的重要保證，是產(chǎn)品生產(chǎn)的最后必不可少的一步。LED產(chǎn)品在老化后可以提升效能，并有助于后期使用的效能穩定。LED老化測試在產(chǎn)品質(zhì)量控制是一個(gè)非常重要的環(huán)節，但在很多時(shí)候往往被忽視，無(wú)法進(jìn)行正確有效的老化。LED老化測試是根據產(chǎn)品的故障率曲線(xiàn)即浴盆曲線(xiàn)的特征而采取的對策，以此來(lái)提高產(chǎn)品的可靠性，但這種方法并不是必需的，畢竟老化測試是以犧牲單顆LED產(chǎn)品的壽命為代價(jià)的。

　　LED老化方式包括恒流老化及恒壓老化。恒流源是指電流在任何時(shí)間都恒定不變的。有頻率的問(wèn)題，就不是恒流了。那是交流或脈動(dòng)電流。交流或脈動(dòng)電流源可以設計成有效值恒定不變，但這種電源無(wú)法稱(chēng)做「恒流源」。

　　恒流老化是最符合LED電流工作特征親羈蒲У腖ED老化方式；過(guò)電流沖擊老化也是廠(chǎng)家最新采用的一種老化手段，通過(guò)使用頻率可調，電流可調的恒流源進(jìn)行此類(lèi)老化，以期在短時(shí)間內判斷LED的質(zhì)量預期壽命，并且可挑出很多常規老化無(wú)法挑出的隱患LED。有效防止高溫失靈-PTC熱敏電阻用作LED限流器近年來(lái)，發(fā)光二極管（簡(jiǎn)稱(chēng)LED）的發(fā)展已取得巨大進(jìn)步：已從純粹用作指示燈發(fā)展為光輸出達100流明以上的大功率LED。

　　不久之后，LED照明的成本將降至與傳統冷陰極熒光燈（簡(jiǎn)稱(chēng)CCFL）類(lèi)似的水平。這使得人們對LED的下述應用興趣日濃：汽車(chē)照明燈、建筑物內外的LED光源、以及筆記本電腦或電視機LCD屏的背光。大功率LED技術(shù)的發(fā)展提高了設計階段對散熱的要求。就像所有其它半導體一樣，LED不能過(guò)熱，以免加速輸出的減弱，或者導致最壞狀況：完全失效。與白熾燈相比，雖然大功率LED具有更高效率，但是輸入功率中相當大的一部分仍變成熱能而非光能。

　　因而，可靠的運作就需要良好的散熱，并要求在設計階段就考慮高溫環(huán)境。設計LED驅動(dòng)電路尺寸時(shí)，也必須考慮溫度因素：必須選擇其正向電流，以確保即使環(huán)境溫度達到最高值，LED芯片也不會(huì )過(guò)熱。隨著(zhù)溫度的升高，就需要通過(guò)降低最高容許電流，即降低額定值，來(lái)實(shí)現降溫。LED制造商把降額曲線(xiàn)納入其產(chǎn)品規格中。有關(guān)此類(lèi)曲線(xiàn)，參見(jiàn)圖1。

五、為什么首選樓道燈來(lái)應用LED

　　1，目前比較而言，LED的售價(jià)還較高，樓道燈是共用設施，共同承擔大家就能接受。

　　2，樓道燈現在普遍是使用白熾燈，若換用LED燈，節電的效果就特別明顯。

　　3，樓道燈在白天是熄滅的。晚上就頻繁的啟動(dòng)或關(guān)斷。不要說(shuō)是節能燈，就是白熾燈都會(huì )很快的玩完。但是LED燈卻是不怕，因為它的發(fā)光機理與白熾燈和節能燈都不同，就恰恰非常的適應在高速的開(kāi)關(guān)工作狀態(tài)，絕對不會(huì )因為是這個(gè)原因而損壞。

　　4，LED燈的壽命很長(cháng)，就免除了樓道燈經(jīng)常需要維修的尷尬狀況。

　　5，樓道燈是物業(yè)交電費，投入是一次性的，節約80%的電費是長(cháng)期的，物業(yè)部門(mén)最合算。

六、LED燈能直接替換現在的樓道燈嗎？

　　不能。由于現在大家使用的樓道燈是白熾燈，根本就無(wú)法用LED燈或節能燈去替換，所以如果要換用LED燈就必須也要同時(shí)換用聲光控開(kāi)關(guān)?，F在有專(zhuān)用的一體化的LED聲光控樓道燈，直接就使用220V的市電，非常方便使用。我們將強烈建議樓道燈的使用電壓用直流的24V，其好處和原因我們會(huì )另文介紹。隨著(zhù)技術(shù)發(fā)展和成本的降低，LED燈取代節能燈也就成為必然的了。

七、LED驅動(dòng)電源的分類(lèi)及特性

　1、按驅動(dòng)方式可分為兩大類(lèi)：

　?。?）恒流式：

　　a、恒流驅動(dòng)電路輸出的電流是恒定的，而輸出的直流電壓卻隨著(zhù)負載阻值的大小不同在一定范圍內變化，負載阻值小，輸出電壓就低，負載阻值越大，輸出電壓也就越高；

　　b、恒流電路不怕負載短路，但嚴禁負載完全開(kāi)路。

　　c、恒流驅動(dòng)電路驅動(dòng)LED是較為理想的，但相對而言?xún)r(jià)格較高。

　　d、應注意所使用最大承受電流及電壓值，它限制了LED的使用數量；

　?。?）穩壓式：

　　a、當穩壓電路中的各項參數確定以后，輸出的電壓是固定的，而輸出的電流卻隨著(zhù)負載的增減而變化；

　　b、穩壓電路不怕負載開(kāi)路，但嚴禁負載完全短路。

　　c、以穩壓驅動(dòng)電路驅動(dòng)LED，每串需要加上合適的電阻方可使每串LED顯示亮度平均；

　　d、亮度會(huì )受整流而來(lái)的電壓變化影響。

　2、按電路結構方式分類(lèi)

　?。?）電阻、電容降壓方式：通過(guò)電容降壓，在閃動(dòng)使用時(shí)，由于充放電的作用，通過(guò)LED的瞬間電流極大，容易損壞芯片。易受電網(wǎng)電壓波動(dòng)的影響，電源效率低、可靠性低。

　?。?）電阻降壓方式：通過(guò)電阻降壓，受電網(wǎng)電壓變化的干擾較大，不容易做成穩壓電源，降壓電阻要消耗很大部分的能量，所以這種供電方式電源效率很低，而且系統的可靠也較低。

　?。?）常規變壓器降壓方式：電源體積小、重量偏重、電源效率也很低、一般只有45%～60%，所以一般很少用，可靠性不高。

　?。?）電子變壓器降壓方式：電源效率較低，電壓范圍也不寬，一般180～240V，波紋干擾大。

　?。?）RCC降壓方式開(kāi)關(guān)電源：穩壓范圍比較寬、電源效率比較高，一般可以做到70%～80%，應用也較廣。由于這種控制方式的振蕩頻率是不連續，開(kāi)關(guān)頻率不容易控制，負載電壓波紋系數也比較大，異常負載適應性差。

　?。?）PWM控制方式開(kāi)關(guān)電源：主要由四部分組成，輸入整流濾波部分、輸出整流濾波部分、PWM穩壓控制部分、開(kāi)關(guān)能量轉換部分。PWM開(kāi)關(guān)穩壓的基本工作原理就是在輸入電壓、內部參數及外接負載變化的情況下，控制電路通過(guò)被控制信號與基準信號的差值進(jìn)行閉環(huán)反饋，調節主電路開(kāi)關(guān)器件導通的脈沖寬度，使得開(kāi)關(guān)電源的輸出電壓或電流穩定（即相應穩壓電源或恒流電源）。電源效率極高，一般可以做到80%～90%，輸出電壓、電流穩定。一般這種電路都有完善的保護措施，屬高可靠性電源。

　　從以上介紹可以看出PWM控制方式設計的LED電源是比較理想的LED電源。