LED照明电源驱动技术的运用分析周茉莉

LED照明电源驱动技术的运用分析周茉莉
发布时间：2023-07-04T03:04:18.890Z 来源：《中国科技信息》2023年8期作者：周茉莉
[导读] 伴随着可持续发展理念的持续深入，绿色、环保、节能等理念在各个行业中深入，对社会发展起到的积极促进作用显著。

其中照明是社会中非常重要的部分，为满足可持续发展目标，近些年针对照明实现了不断研发，LED照明作为一种新型的照明技术，有着环保性强、使用寿命长和体积较小等特征，并且便于控制和调光。

但是由于LED照明本身对时间、电流和温度的非线性特性，使得LED照明还面临着技术问题，如何处理LED照明电源驱动技术的运用问题是当前该行业重点研究的内容。

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摘要：伴随着可持续发展理念的持续深入，绿色、环保、节能等理念在各个行业中深入，对社会发展起到的积极促进作用显著。

其中照明是社会中非常重要的部分，为满足可持续发展目标，近些年针对照明实现了不断研发，LED照明作为一种新型的照明技术，有着环保性强、使用寿命长和体积较小等特征，并且便于控制和调光。

但是由于LED照明本身对时间、电流和温度的非线性特性，使得LED照明还面临着技术问题，如何处理LED照明电源驱动技术的运用问题是当前该行业重点研究的内容。

关键词：LED照明；电源驱动技术；运用分析
引言部分
具体来说，照明用电是全球第二大能源消耗，近些年各个国家开始关注降低能源消耗，践行可持续发展原则。

在此背景下，照明用电产业也在不断探索绿色、节能的照明的方式，LED改变了传统的照明用电困境，不仅能够减少电能的损耗，而且还能够实现经济性目标，深得社会大众的喜爱。

但是由于LED光通量与其正向电流呈现正比，因此LED一般会采用恒定电流驱动，如何实现将电网上的交流电转化为LED所需的直流电，并满足功率因数、输入电流谐波、转换效率、动态响应、电流调节、寿命成本等是LED照明重点探索的内容，同时研究高性价比的LED照明驱动电源也是目前社会较为迫切的研究内容。

一、LED照明电源驱动技术分析
LED照明电源驱动技术是指在LED照明中提供稳定、可靠、高效的电源驱动，以保障照明有效性。

目前LED照明电源驱动技术主要有以下几种：
（一）直接驱动技术
即将直流电压直接施加在LED芯片上，控制LED的亮度和亮度调节。

这种驱动技术简单、可靠，但是由于LED的电压－电流特性非常敏感，需要精确的电流控制和稳定的电源。

（二）恒流驱动技术
恒流驱动技术是目前LED照明应用中最常用的驱动技术。

恒流驱动技术可以保证LED的稳定工作，提高LED的亮度和寿命，而且恒流驱动技术不仅可以在直流电流中提供恒定电流，同时还可以实现亮度调节和PWM调光等功能[1]。

（三）恒压驱动技术
恒压驱动技术是将恒定电压施加在LED上，控制LED的亮度和亮度调节。

恒压驱动技术的优点是可以在高阻值的应用中使用，但是由于LED的电压－电流特性非常敏感，需要相应的电流控制。

（四）混合驱动技术
混合驱动技术是将恒流驱动和恒压驱动技术相结合，具有恒流和恒压驱动技术的优点，可以更好地满足LED照明应用的需求。

混合驱动技术可以在多种应用条件下提供可靠的电源驱动。

二、LED照明电源驱动技术的运用要点分析
（一）高稳定性
LED照明要求高稳定性，因此电源驱动技术需要具有较高的稳定性和可靠性。

其中需要注意选择适合的电源类型和功率，确定电源的输出电压和电流，LED照明需要不同类型和功率的电源，因此要根据实际情况选择适合的电源，并且LED照明般需要恒压或恒流驱动，因此要根据灯具的特性确定电源的输出电压和电流。

另外，为保障LED的稳定性和高效率，还需要注意提高LED灯的能量利用率和降低功
耗。

换句话说，电源驱动技术需要具有高效率，在稳定性和高效率之间需取得平衡，同时LED照明电源驱动电路应尽可能高效，以减少功率损失和热量产生，因此要选择适合的驱动电路，可以提高LED灯具的效率和寿命。

（二）高可靠性
为保障LED照明的质量，需要注意保障电源的稳定性和可靠性。

LED照明电源应具有稳定的输出和可靠的性能，在不同载荷和环境条件下能够保证稳定运行。

其间还需要重视调光的准确性，LED灯的调光需要精准控制，因此电源驱动技术需要提供准确的调光功能[2]。

另外，为保障最终的可靠性，需要考虑电源的安全和使用寿命，即LED照明电源应满足相关的安全标准和要求，同时要保证使用寿命满足实际需要，避免因电源故障导致照明失效，LED照明电源驱动技术需要包含多种保护功能，如过热保护、短路保护、过载保护等，以避免上述现象的产生。

（三）高环保性
LED照明有着显著的绿色和节能特征，能够满足可持续发展需要，因此在电源驱动技术的应用中需要进行电源的合理设计和配合。

LED照明系统的设计要与电源配合，保证LED灯具的照明效果和稳定性，避免出现光线闪烁或照明不稳定的情况。

并且还需要注意多功能配置，LED照明需要满足多种场景需求，因此电源驱动技术需要支持多种灯光模式和参数配置，满足不同场景下的需要。

同时还需要践行环保节能目标，即LED照明电源驱动技术应减少环境污染和能源消耗，采用环保材料和设计，并且还要注意电源驱动技术需要具有较长的寿命，以提高产品的使用寿命和可靠性。

三、LED照明电源驱动技术的运用实践分析
（一）驱动电路拓扑选择
结合上述观点的分析可发现，电源驱动技术在LED照明中有着显著的应用优势，并且产生的影响巨大，因此在实际的运用中需要关注设计环节细化，以保障最终的照明质量。

常见的LED照明驱动电路拓扑有开关电源、线性电源和单端直流电源等，需要根据具体的应用场景选择合适的拓扑结构[3]。

开关电源因为具有高效率、小型化、稳定性好等优点而得到普遍应用，LED驱动电源主要由两级开关电源组成，第一级开关的作用是校正电路，这一环节能够提高工作功率因素和保障高电压的稳定输出。

第二级开关电源主要是由半桥开关电路和最简单的振荡电路LC回路组成，其输出端使用半波整流电路，能够避免高频交流电电流数值出现突然上下浮动的现象，可以提升发光二极管的发光效率。

简单来说，LED照明电源驱动电路拓扑有多种实际应用，例如家庭照明中的LED灯具采用的就是AC-DC转换的拓扑，如单端反激、开关电源等，能够保障节能环保、高品质、高亮度的家庭照明。

汽车照明中需要高可靠性、高安全性、高效率、低噪声的LED灯具，这些灯具需要在恶劣的环境下工作，如极低温度或高温度、高湿度等，需要的电路拓扑也有所不同。

安防照明需要的是大功率、高亮度、防水、抗震、抗干扰等特点的LED灯具，这些场所经常需要长时间连续工作，需要电源拓扑有很好的稳定性。

（二）输出电压电流的设计
LED一般需要较低的电压且电流稳定，因此需要设计有效的电路来控制电流和电压波动。

同时随着时间的推移，LED照明电源驱动的设计中一个非常重要的指标就是效率，通常效率可以决定电源使用寿命和长期运行成本，因此在具体的设计中应对电压电流的设计重点关注，以保障最终的照明质量和效益[4]。

具体来说，应根据LED的特性来选择合适的输出电压和电流，一般以驱动LED的工作电压和电流为基准，需要根据实际需求计算输出电流和电压的波动范围，并设计相应的保护机制。

并且设计中还需要保障稳定性，即LED照明系统需要稳定的电源来确保每个发光二极管发射的光线质量和颜色都是一致的，这要求设计出稳定的输出电压和电流。

举个例子，假设需要设计一个输出电压为12V、输出电流为1A的LED照明电源驱动，以下是一个设计案例：1、确定输入电源电压范围：
LED照明电源驱动的输入电压一般为AC 100—240V或DC 12—24V，根据实际应用情况确定输入电源电压范围，这里选用AC 100—240V。

2、确定工作频率：
工作频率一般为50Hz或60Hz，这里选用50Hz。

3、计算输出功率：
输出功率为12V*1A=12W。

4、选择芯片：
根据输出功率和工作频率选择合适的芯片，这里选择L6562A。

5、计算电感值：
根据芯片的参数和输出功率计算电感值，这里选用33uH。

6、计算输出电容值：
根据输出电压和输出电流计算输出电容值，这里选用470uF。

7、计算电阻值：
根据芯片的参数和输出电压计算电阻值，这里选用10kΩ。

8、完成电路设计：
根据以上参数和电路原理图完成电路设计。

9、PCB布局：
根据电路设计完成PCB布局，确保电路中各部分元件的布局合理，并注意防止EMI干扰。

10、制作电路板：
根据PCB布局完成电路板的制作。

11、完成装配测试：
将电路板装配到LED照明灯具中并进行测试，确保电路正常工作，输出电压电流稳定。

（三）控制方式的选择
常用的LED照明驱动器控制方式有恒流控制、恒压控制和混合控制等多种方式，需要根据应用场景选择合适的控制方式，以保证输出的稳定性和可靠性。

同时在控制中需要注意，LED照明系统还需要具备可控性，以便调节亮度和颜色，而且电源设计要满足相关规范和EMC等要求。

在进行LED照明电源驱动的设计时需要考虑以上各方面的因素，进行科学合理的电路设计，确保系统稳定、安全且优化性能。

（四）保护机制的设计
为提高LED照明电源驱动的可靠性和安全性，需要设计相应的保护机制，如过压保护、欠压保护、过流保护和过温保护等。

同时其中还需要注意效率优化，为提高LED照明电源驱动的效率，需采取相应的措施，如减小功率损耗、降低反激电压等。

在保护机制的设计中应具体围绕以下内容进行：如第一，过流保护：通过电流传感器来检测输出电流是否超出额定值，如果超出则立即切断电源，避免对LED灯珠损坏。

第二，过压保护：通过电压传感器来检测输出电压是否超出额定值，如果超出则立即切断电源，防止对LED灯珠、驱动器、电源等部件的损坏。

第三，过温保护：安装温度传感器来检测驱动器工作温度是否超过安全范围，如果超过则立即切断电源，保护驱动器。

第四，短路保护：在输出端加入短路保护电路，一旦短路发生会立即切断电源，避免危险。

第五，过载保护：在输出端加入过载保护电路，一旦输出额定功率被超额使用，便可保护LED灯珠和驱动器免受损坏。

第六，启动保护：在启动时设置限制电流，防止启动过程中电流激增对电路造成损害。

结束语：总之，以上是LED照明电源驱动技术运用需要重点关注的内容，在具体的运用中需要根据具体的应用场景和要求进行详细的设计和考虑。

参考文献：
[1]赵建平,高雅春,陈琪,张滨.《直流照明系统技术规程》技术要点解析[J].照明工程学报,2020,31(05):107-111+141.
[2]犹元彬,何志毅.电致发光屏的低损耗开关电源驱动技术研究[J].照明工程学报,2020,31(03):112-114+170.
[3]夏奇军.LED半导体照明技术分析及优化[J].电子技术与软件工程,2020(08):88-89.
[4]肖旻逾,杨承,肖润珂等.非稳定电源驱动的恒压绝热压缩空气储能系统设计[J].中国电机工程学报,2023,43(06):2168-2179.。