LED驅動(dòng)電源的發(fā)展現狀及前景探討

　　半導體飛速發(fā)展的今天，時(shí)刻沒(méi)有冷落在電磁輻射方面的研究與發(fā)展，有一種器件輻射的電磁波正好被人類(lèi)眼睛所能觀(guān)察，在光需要的領(lǐng)域都有長(cháng)足的發(fā)展，出色的表現讓我們沒(méi)有理由拒絕，那就是新半導體固體器件——LED（Light Emitting Diode發(fā)光二極管)。被稱(chēng)之為新一次照明革命的LED固體光源開(kāi)發(fā)應用已成為本世紀重點(diǎn)發(fā)展的目標之一。特別是由科技部、國家發(fā)展和改革委員會(huì )與信息產(chǎn)業(yè)部等有關(guān)部門(mén)共同組織實(shí)施的“國家半導體照明工程”的正式啟動(dòng)，標志著(zhù)中國高亮度LED產(chǎn)業(yè)已進(jìn)入加速發(fā)展階段，標志著(zhù)中國LED產(chǎn)業(yè)遇到了難得的發(fā)展機遇。

　　LED是一種固體光源，當它兩端加上正向電壓，半導體中的少數載流子和多數載流子發(fā)生復合，放出的過(guò)剩能量將引起光子發(fā)射。采用不同的材料，可制成不同顏色有發(fā)光二極管。作為一種新的光源，近年來(lái)各大公司和研究機構對LED的研究方興未艾，使其光效得以大大提高，Lumiled公司目前已研發(fā)并生產(chǎn)出光效達到90Lm/W的白色LED，已達到白熾燈的水平。

　　隨著(zhù)對LED研究的進(jìn)一步深入，其光效將進(jìn)一步得到提高，而其成本將進(jìn)一步下降，在不久的將來(lái)LED取代白熾燈甚至熒光燈而發(fā)展成21世紀的一種主要的照明光源將成為一種趨勢。與熒光燈的電子鎮流器不同，LED驅動(dòng)電路的主要功能是將交流電壓轉換為恒流電源，并同時(shí)完成與LED的電壓和電流的匹配。

　　LED伏安特性的數字模型可用下式表示。VF=Vturn-on+RsIF+（ΔVF/ΔT）（T-25℃）（1）其中，Vturn-on是LED的啟動(dòng)電壓Rs表示伏安曲線(xiàn)的斜率T環(huán)境溫度ΔVF/ΔT是LED正向電壓的溫度系數，對于多數LED而言典型值為-2V/℃。

　　從LED的伏安曲線(xiàn)及數字模型看，LED在正向導通后其正向電壓的細小變動(dòng)將引起LED電流的很大變化，并且，環(huán)境溫度，LED老化時(shí)間等因素也將改變影響LED的電氣性能。而LED的光輸出直接與LED電流相關(guān)，所以LED驅動(dòng)電路在輸入電壓和環(huán)境溫度等因素發(fā)生變動(dòng)的情況下最好能控制LED電流的大小。否則，LED的光輸出將隨輸入電壓和溫度等因素變化而變化，并且，若LED電流失控，LED長(cháng)期工作在大電流下將影響LED的可靠性和壽命，并有可能失效。

　　1、LED驅動(dòng)電源的使用現狀

　　標準電燈正在經(jīng)歷一場(chǎng)革命。出于保護能源和應對全球氣候變暖的考慮，美國一些州和其它一些國家開(kāi)始禁止使用低能效的白熾燈泡。各種新技術(shù)正紛紛被用于替換白熾燈泡，其中緊湊型真空熒光燈(CFL)是主要替代方案。盡管這種CFL燈的功耗僅為白熾燈的20%，但卻含有有毒物質(zhì)汞。相比之下，LED燈可以提供更高效和更環(huán)保的解決方案。

　　LED最初的商業(yè)應用出現在上世紀七十年代，但因其光輸出極低，應用范圍也僅限于指示燈和計算器顯示屏等領(lǐng)域。如今，能夠產(chǎn)生白光的高功率LED在效率方面不斷得以提升，價(jià)格也在逐年下降，因此它已成為主流照明應用值得考慮的選擇之一。預計隨著(zhù)LED技術(shù)的發(fā)展，到2012年其發(fā)光效率將達到150流明/瓦，1000流明的成本將不足5美元(資料來(lái)源：OIDA)，屆時(shí)LED有望成為室內照明的主要來(lái)源。

　　2008年的北京奧運會(huì )通過(guò)眾多具體的產(chǎn)品形態(tài)和新技術(shù)的應用為綠色奧運、科技奧運、人文奧運等理念做了完美詮釋。LED顯示產(chǎn)品，在2008年北京奧運會(huì )的廣泛應用，更是光芒閃爍，為2008北京奧運會(huì )增添了絢爛異彩。

　　近幾屆奧運會(huì )中，LED顯示幕都是奧運比賽場(chǎng)館不可或缺的主要設施。2008年北京奧運會(huì )新建和改建的體育場(chǎng)館數量眾多，規?？涨?，奧運場(chǎng)館均采用了大量LED顯示幕作為比賽實(shí)況播放和計分顯示的設備，顯示幕產(chǎn)品以全彩色、高解析度、數位化等為主?？梢哉f(shuō)，2008年北京奧運會(huì )所采用的LED顯示產(chǎn)品從數量到技術(shù)水準以及應用方面都達到了一個(gè)新的里程碑，這其中眾多國內LED顯示產(chǎn)品制造企業(yè)擔當了重要的角色。

　　通過(guò)全球LED技術(shù)領(lǐng)導廠(chǎng)商對材料、工藝和封裝技術(shù)的努力改進(jìn)，高亮度LED的發(fā)光效率和性能得到了顯著(zhù)提升，除了傳統的背光和顯示面板市場(chǎng)外，高亮度LED開(kāi)始走向室內外普通照明、汽車(chē)內外照明、探照燈、交通燈等全新應用。這些都預示著(zhù)LED驅動(dòng)電源將有一個(gè)廣闊的應用前景。

　　2、LED驅動(dòng)電源面臨的問(wèn)題

　　在LED大放異彩的同時(shí)，LED驅動(dòng)電源器則是LED產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展的保障，LED電源的品質(zhì)直接制約了LED產(chǎn)品的可靠性，因此，在LED產(chǎn)業(yè)鏈逐步完善的今日，LED驅動(dòng)電源的成熟也至關(guān)重要。就LED電源企業(yè)而言，2009年100W左右大功率電源市場(chǎng)的增幅將會(huì )有很大的提升。源于100W左右的LED光源與傳統照明光源相比有著(zhù)更突出的性?xún)r(jià)比，以及很快形成產(chǎn)業(yè)規模的LED路燈和景觀(guān)照明市場(chǎng)。由于LED是特性敏感的半導體器件，又具有負溫度特性，因而在應用過(guò)程中需要對其進(jìn)行穩定工作狀態(tài)和保護，從而產(chǎn)生了驅動(dòng)的概念。LED器件對驅動(dòng)電源的要求近乎于苛刻，LED不像普通的白熾燈泡，可以直接連接220V的交流市電。LED是2～3伏的低電壓驅動(dòng)，必須要設計復雜的變換電路，不同用途的LED燈，要配備不同的電源適配器。國際市場(chǎng)上國外客戶(hù)對LED驅動(dòng)電源的效率轉換、有效功率、恒流精度、電源壽命、電磁兼容的要求都非常高，設計一款好的電源必須要綜合考慮這些因數，因為電源在整個(gè)燈具中的作用就好比像人的心臟一樣重要。

　　2009年，雖然金融危機對世界經(jīng)濟的影響很大，但是歐美等國際市場(chǎng)對大功率LED電源的需求量還是很大，相應的高端LED產(chǎn)品的出口量受金融危機影響較小。2008年中國LED應用產(chǎn)品產(chǎn)值已超過(guò)450億元RMB，LED示范應用路燈、LED全彩顯示屏顯示器件、太陽(yáng)能LED、景觀(guān)照明、消費類(lèi)電子背光、信號、指示等應用仍然是主要應用領(lǐng)域。

　　但是在市場(chǎng)一片繁榮的背景下，LED產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊，對驅動(dòng)電源的要求混亂，市場(chǎng)上LED產(chǎn)品如火如荼的發(fā)展態(tài)勢下，就LED驅動(dòng)電源企業(yè)而言，目前面臨幾個(gè)挑戰。首先是驅動(dòng)電路整體壽命，尤其是關(guān)鍵器件如電容在高溫下的壽命直接影響到電源的壽命。其次是LED驅動(dòng)器應挑戰更高的轉換效率，尤其是在驅動(dòng)大功率LED時(shí)更是如此，因為所有未作為光輸出的功率都作為熱量耗散，電源轉換效率的過(guò)低，影響了LED節能效果的發(fā)揮。第三，以大調光比高效率地對LED調光，同時(shí)能夠保證在高和低亮度時(shí)顏色特性恒定。同時(shí)要降低成本，目前在功率較小(1～5W)的應用場(chǎng)合，恒流驅動(dòng)電源成本所占的比重已經(jīng)接近1/3，已經(jīng)接近了光源的成本，一定程度上影響了市場(chǎng)推廣。

　　3、LED驅動(dòng)電源的展望

　　從目前市場(chǎng)了解來(lái)看，LED日光燈管式結構應用會(huì )較好發(fā)展。從家居照明來(lái)看，合適的照明強度還是需要10W以上節能燈具產(chǎn)品。熒光燈大多在7～15W功率，節能型日光燈在20～40W功率。如果用LED集中設計10W以上的功率，散熱會(huì )令我們很頭痛，也是影響成本的重要因數,顯然像燈泡結構式的產(chǎn)品很不適合LED應用。像射燈這樣產(chǎn)品不大可能規模量產(chǎn)民用。日光燈管式結構符合LED散熱要求，也符合現有燈具接口方式。

　　廠(chǎng)商從成本考量，大多設計功率在20W以?xún)鹊?a class="contentlabel" href="http://dyxdggzs.com/news/listbylabel/label/LED燈">LED燈管，從不斷增長(cháng)的LED亮度來(lái)說(shuō)20W符合未來(lái)LED照明光源發(fā)展要求，待LM值達到150LM/W時(shí)，才是LED照明大呼節能輝煌時(shí)代！未來(lái)的方式是，先恒壓，再線(xiàn)性恒流整合方式。電壓保證在一定范圍內適應負載需要，按LED有不同