LED驱动电源的技术特点、要求及发展趋势

¾ 概述 ¾ LED驱动电源技术特点 ¾ LED驱动电源要求 ¾ LED驱动电源发展趋势分析 ¾ 新技术探索与实践
LED驱动电源发展趋势
以前常见LED驱动电源方案都是从通用开关电源借用过来的,真正为 LED光源设计的驱动电源IC还不多,但从目前各IC大厂的产品来看，针对 性的新产品已经应市，产品质量、性能均有提升，方案也更加灵活。 纵观LED光源驱动电源技术,有三类驱动IC将是发展趋势： 第一种是高压工艺生产的DC/DCBuck,Vin宽至DC60~100V.恒流精度达 1%.将能满足所有直流LED灯具驱动的需要,可满足LED光源多串少并技术 的需要； 第二种是离线式AC/DC的应用电路，具有简洁、应用成本低、能过 EMI、CE、UL的高效率谐振半桥(LLC)+PFC拓扑结构驱动电源； 第三种是功率因数校正((PFC)+脉宽调控(pwM)两种平均电流模式控 制器组成新的AC/DC驱动电源，它们将在新一代LED灯具显现其强大生命 力,以充分发挥零电压开关拓扑结构(ZVS)的优势,和满足LED灯具对PFC(功 率因素较正)日益提高的要求,并要求在较低的功率等级(如<50w)时能提 高效率>90%.宽电压输入、短路和过功率保护、开路保护、较低的总谐 波失真(THD)是基本的要求。
LED驱动电源的要求
LED驱动电源要具有“低”的启动电流 当非常多个LED灯具同时启动时，启动电流产生的浪涌 会产生很大的负面影响，不仅可能造成自身的启动困难，而 且会对电网产生危害。 LED驱动电源要具有“更低”的系统造价 随着LED芯片技术的成熟，价格已经大幅度下降，可以 肯定，后续会继续下降。目前LED驱动电源在LED灯具成本中 的占比大多接近三成，这也就对LED驱动电源提出了更加严 格的成本控制要求，市场需要成本更低的解决方案。
LED驱动电源的技术特点、要求及 发展趋势
陕西唐华能源有限公司
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概
述
近年来，LED作为新一代绿色照明产品，获得了迅猛的发展。在LED大 放异彩的同时，LED驱动电源则成为LED产业链发展的保障，LED电源的品质 直接制约了LED产品的可靠性，因此，在LED产业链逐步完善的今日，LED驱 动电源的成熟也至关重要。就LED电源企业而言，100W左右大功率电源市场 的增幅将会有很大的提升。源于100W左右的LED光源与传统照明光源相比有 着更突出的性价比，以及很快形成产业规模的LED路灯和景观照明市场。由 于LED是特性敏感的半导体器件，又具有负温度特性，因而在应用过程中需 要对其进行稳定工作状态和保护，从而产生了驱动的概念。LED器件对驱动 电源的要求近乎于苛刻，LED不像普通的白炽灯泡，可以直接连接220V的交 流市电。LED是2～3伏的低电压驱动，必须要设计复杂的变换电路，不同用 途的LED灯，要配备不同的电源适配器。国际市场上国外客户对LED驱动电 源的效率转换、有效功率、恒流精度、电源寿命、电磁兼容的要求都非常 高，设计一款好的电源必须要综合考虑这些因数，因为电源在整个灯具中 的作用就好比像人的心脏一样重要。
LED驱动电源技术特点
• 高功率因素，功率因素是电网对负载的要 求。虽然功率不大的单个用电器功率因素 低一点对电网的影响不大，但晚上大家点 灯，同类负载太集中，会对电网产生较严 重的污染。 • 宽电压输入，适合不同地区的电压输入范 围，110V、120V、200V、220V、240V、 277V。
LED驱动电源技术特点
• LED特性曲线
•电压小变化导致电流的大变化 •随温度增大向左移动
LED驱动电源技术特点
• LED特性曲线
LED驱动电源技术特点
• LED特性曲线
LED驱动电源的要求
LED驱动电源要具有与LED相匹配的使用寿命 LED寿命方面，虽然单颗LED本身的寿命长达10万小时， 但其应用时必须搭配电源转换电路，故LED照明器具整体寿 命必须从光电整合应用加以考虑。但对照明用LED,为达到匹 配要求，电源与驱动电路的寿命必须超过10万小时，使其不 再成为led照明系统的瓶颈因素。在考虑长寿命的同时又不 能增加太多的成本，驱动电源的寿命与成本的通常不宜超过 照明系统总成本的三分之一，在LED照明灯具产品发展的初 期，必须平衡好电源与驱动电路的寿命与成本的关系。 电源故障是一个多因素综合作用的结果，其中有不少是 由灯具企业设计的不合理造成的。想要有效降低电源的故 障，还需要电源企业和灯具企业加强互动。
LED驱动电源的要求
LED驱动电源要具备模块化、标准化 由于目前LED电源还缺乏强制性的统一标准，市面上的电源各自为 政，单路、多路、尺寸不一，导致很多问题出现。无标准导致客户 提出诸多定制类产品，而这些'个性化'产品往往缺少专业性，会导 致故障频频。 ‘个性化’产品，往往缺乏维护性，缺乏足够的备品、备件支持，后 续维修困难，故障后难以找到替代品。 LED驱动电源应实现产品兼容、可互换，实现模组化、规格化和标 准化。
LED驱动电源发展趋势
• LED驱动电源未来将朝系统化、集成化和智 能控制方向发展； • 提高产品可靠性，降低成本的系统设计方 案将得到推广。 • “高”、“轻”、“小”将是发展的方向。 • 驱动电源与灯具或模块的一体化设计，也 将是发展的方向。（zhaga）
LED驱动电源发展趋势
• 智能化：随着技术的发展，LED灯具的设计越来越能发 挥其体积小、发光效率高等特点，无论是从外观还是从 性能上都和传统灯具有着鲜明对比。如调光技术不但能 使LED发出五颜六色的光，而且还能随心所欲地调节亮 度，甚至是变换发光区域，照明体现高品质化。LED驱 动电源作为其必需的驱动部件，从外形、调光功能及安 装方式等方面必将跟随灯具设计的脚步，越发成熟和灵 活并兼具智能控制功能。当LED负载电流因各种需求而 发生变化时，初级控制IC可以通过控制开关使负载电流 回到初始设计值上。也就是说，设计带有智能控制功能 的LED驱动电路，可以使得LED的负载电流能够在各种因 素的影响下都能控制在预先设计的水平上，从而实现照 明系统的智能化控制。
LED驱动电源的要求
LED驱动电源要具有“高”的恒流精度 实验证明，驱动电源的恒流精度对LED的使用寿命是有 影响的。我们的对比实验证明，采用纹波系数大的驱动电源 的LED光衰也大。 LED驱动电源要具有“更高”的转换效率 当前LED的发光效率一般在120LM/W左右，整灯光效一 般在80‐90LM/W左右，影响整灯光效的一个关键因数就是电 源的转换效率。 LED灯具要替代传统灯具，必须在整灯光效上要大幅度 超越传统灯具，凸显其节能经济效益，才能保证LED灯具产 业的快速发展和快速普及。
LED驱动电源的要求
LED驱动电源要具有通用性
9全电‐10V;DALI;PWM;分时调光…… 9认证：UL CE CSA CQC PSE……。
LED驱动电源的要求
LED驱动电源要具有智能管理功能
LED温度负反馈 在恒流输出中增加LED温度负反馈，防止LED温度过高。 使得LED模组可以工作在限定温度下，确保LED模组使用寿命可控。 软启动，使得LED灯具在启动过程中有一个渐亮的过程，防止突然亮灯对人 眼的刺激； 参数设定，可通过软件接口设置电源的各项工作参数； 运行监控，可通过软件接口实现对电源工作状态的监控，包括采集工作电流、 电压、温度及预设参数； 远程监控，支持通过软件接口实现远程开、关，参数设置、运行监控； 诊断检测，可通过软件接口进行自我诊断与检测。
• 线性高压电源解决方案。相比与高频开关电 源，线性高压方案的优点主要有：一.省去了 输入电解电容、输出电容，是一种无电解电 容的线路。电解电容寿命是电源寿命的瓶 颈，省去了电解电容，驱动电源寿命就延长 了。 二. 电路工作在工频线性模式，不是工 作在高频模式，省去了高频电感，同时没有 EMI的问题，省去了EMC电路。 三，省去了 高频电感等外围元件，进一步降低成本。 。
直流集中供电LED驱动解决方案
A B C N AC/DC PFC RPS CV Mode CC CC CC CC Driver CC CC CC DC+ DC‐ CC Driver
9高性能； 9高可靠性； 9长寿命； 9低成本。
CC
CC
CC
CC Driver
直流集中供电LED驱动解决方案
RPS电源系统： 冗余备份； 自动负载均衡； 模块化结构，平滑扩 展；支持热插拔，智能 管理。
LED驱动电源发展趋势
• 驱动方式，现在通行的有两种：其一是一个 恒压源供多个恒流源，每个恒流源单独给每 路LED供电。这种方式，组合灵活，一路LED 故障，不影响其他LED的工作，但成本会略 高一点。另一种是直接恒流供电，LED串联 或并联运行。它的优点是成本低一点，但灵 活性差，还要解决某个LED故障，不影响其 他LED运行的问题。这两种形式，在一段时 间内并存。多路恒流输出供电方式，在成本 和性能方面会较好。也许是以后的主流方向。
LED驱动电源发展趋势
• 基于多路恒流模式的直流集中供电解决方 案和高压直流集中供电解决方案，已经受 到更多的关注。 • 直流集中供电，具有系统可靠性高，效率 高，成本低的特点。 • 系统化、模块化、智能化的设计，使系统 的易用性、可维护性大幅度提升，管理、 维护成本大幅度降低。
LED驱动电源发展趋势
LED驱动电源技术特点
• 保护功能，具备开路保护、短路保护、过 电压、过电流保护、过温度保护。 • 较低的浪涌电流，防止多个电源开启瞬间 产生过大的浪涌电流。 • 符合安规和电磁兼容的要求。 • 防护方面，灯具外安装型，电源结构具有 防水、防潮，外壳要耐晒。
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LED驱动电源技术特点
• 浪涌保护，LED抗浪涌的能力是比较差的， 特别是抗反向电压能力。加强这方面的保 护也很重要。有些LED灯装在户外，如LED 路灯。由于电网负载的启甩和雷击的感 应，从电网系统会侵入各种浪涌，有些浪 涌会导致LED的损坏。因此LED驱动电源具 有抑制浪涌的侵入，保护LED不被损坏的能 力。