LED驱动电源的选择和设计原则

LED驱动电源的选择和设计原则

LED驱动电源的选择和设计原则

对于LED灯具生产商来说，LED灯珠及灯组的选择本身就相当复杂和微妙，但LED驱动电源的选择却更加令人困惑，有些模糊不清的术语就连专家都莫衷一是。在选择LED驱动电源方案供应商或供应商时，需要考察哪些方面，询问哪些问题呢？对于正在对照明行业进行革命性转变的LED照明来说，变化速度可谓惊人不已，如何才能擦亮眼睛做出正确选择呢？

问题1：恒压还是恒流？

LED灯组主要有两种类型：使用恒压电源（CV）驱动和使用恒流电源（CC）驱动。这两种不同种类的LED灯组内部结构有着本质区别。恒压灯组内有限流器件，避免电流过高造成LED过热。这些器件可能是普通的电阻器，或者恒流电阻器（CCR），后者是一种新型半导体限流器件。甚至可能是某种类型的开关调节器，其效率最高但也是最贵的限流器。相反，恒流LED灯组则采用串联LED连接，也可能将灯串再并联的结构。

如果仍在选择LED灯组的阶段，对于灯槽等使用因不能准确知道采用多少个LED灯串而无法确定吸收电流的准确值，因此恒压

（CC）比较适用。如果LED灯组是恒压变化，则对于固定的输出电压，就有一个固定的电流范围。确保驱动电源提供正确电压，允许的输出电流范围能够包含LED负载的吸收电流。

如果知道吸收电流的准确值，则最好要选择恒流型驱动电源，因为这通常是最高效的方案。如果LED灯组需要恒定电流，那么就选用恒流LED驱动电源。这种驱动电源会有一定的驱动电压范围，即最低电压和最高电压。需要确保LED灯组的电压要求位于这个允许范围之内。

调光的重要性：视觉感知和能耗

为了考察哪些功能最为重要，我们先讨论一下人体感知问题。人眼能够注意到的光变化量和已经看到的光量相关。LED灯的光输出和流经LED的电流大概成正比关系。因此，调光至50%几乎很难被人眼觉察，调光至10%只是调光器的几度而已。如果需要明显的视觉调光效果，则需要能够调光至1%（相比而言，电影院需要调光范围低至0.1%）。这并不意味着高于1%的调光没有作用，事实正好相反。如果LED灯调光至10%，就能节能90%的能耗。这个节省量是相当显著的。因此，结论是任何程度的调光对于能耗都是值得的。相比而言，如果需要微光照明的房间或剧院，则

驱动电源必须能够调光至1%以下，直至0.1%。

频闪争论：太多是多少？

人眼对闪烁的反应可以追溯到我们的穴居祖先。一佰万年前，如果我们的祖先从眼角处感受到捕食者的动静，他们就有机会逃走并生存下来来。我们都遗传了他们能够感测远处细微运动的特质。因此，我们对于光线在低频（低于20Hz）范围内极小变化非常敏感。相比而言，我们的祖先从经受过高频光线波动（高于120Hz），所以我们的眼睛对于此类波动的敏度程度相对较弱。事实上，大多数人根本感觉不到这种波动。

在照明领域，频闪的定义是光（或者LED电流）波动的百分比，为线路频率的两倍，表示为LED稳定光（或直流电流）的百分比。20年前，大多少商用和工业照明都采用磁性镇流器驱动的荧光灯管。这种光源在电源线电压周期峰值附近产生强闪光，所以整个光输出是由一系列闪光构成，其频率为电源线路频率的两倍。据发现，即使大多数人无法感测这种波动，部分人在这种光线下会出现头疼和其他紧张症状。为了消除磁性镇流器的频闪问题，开发出的电子镇流器能将频闪降低到2%以下，从此不再出现这种抱怨，因此2%频闪很快成为优质照明质量的行业标准。

人们仍在争论的问题是这种频闪并非仅是频闪。现代的LED灯具如果存在频闪的话，很可能是120Hz波动内含有平滑的交替变化，频率为线路频率的两倍。即使这种频闪接近100%，所产生的频闪也比磁性镇流器低得多。为验证这种说法，过去在磁性镇流器上所做的大量频闪影响研究需要在LED照明上重新进行。同时为了安全起见，建议在重要和办公室LED照明中驱动电源的输出120Hz 纹波应低于10%，对于LED装饰照明（筒灯、壁灯等）则可以接受高达100%的频闪。目前大多数路灯都是采用磁性高强度放电电源驱动，实质上存在100%频闪，因此可以推论这种室外照明中可

以接受高达100%的频闪。

调光方式及产生的频闪

LED驱动电源输出中的纹波百分比（两倍于线路频率）对应于光输出中的频闪。很多LED驱动电源通过以很高的频率（通常为数百赫兹，有时为千赫兹量级）开关而产生调光。人眼对于这种高频完全毫无觉察，只是感知到较少的光线。这叫做脉宽调制调光（PWM）或者数字调光。然而，需要明白有些可调光LED驱动电源仅以两倍于线路频率对光线进行开关。在较低调光水平上，结果可能是类似于老式磁性镇流器的光输出效果，频闪可能很容易

被觉察。此外，如果使用可控硅（TRIAC）调光器无法在正负半周期均匀调光，则可能向PWM引入容易觉察的线路频率分量。有些LED驱动电源产生恒定的直流电平，将其向下调节从而产生调光效果。这种方法有时称为模拟调光。对于重要场合及办公室照明来说，这是最为省心的调光方法，但成本会高于数字调光。LED驱动电源响应时间检查

大多数LED驱动电源的规格书都会掩盖响应时间问题。为了感受LED驱动电源的响应时间如何，最好要实测验证。需要查看的方面包括：

A）驱动电源打开和关闭时无异常

为频闪。

强方式应稳定。

平，然后在降低至所需的调光水平。

B）响应时间：在产品设计过程中，在输出的频闪量和调光输出响应时间之间需要进行折衷。理想状态下，频闪不应被感知，而且在调光器接到命令后的输出应非常迅速，让人感觉到即可发生。一般来说，两秒钟延迟是更高质量光输出（低频闪）的一个不错折衷。

C）调光深度：这个参数通常会在LED驱动电源规格书中回避，应比较不同的调光器来选择不同结果。

D）调光性能一致性：在评估调光驱动电源时，尝试从全亮快速

调至全暗，然后在返回。然后再快速打开再关闭，观察是否有异常情况发生。

LED驱动电源的寿命

如果LED灯组的温度合适控制，则应该在5万小时后仍能维持初始光输出的70%以上。显然，希望LED驱动电源能够达到同样的寿命。LED驱动电源的寿命由内部称为电解电容的器件所决定的。电解电容就像小电池，其内部的电解质会在器件的寿命期内逐渐蒸发。蒸发速度决定于驱动电源内部温度，因而和驱动电源容器的外部温度相关。