全面盤點LED驅動電源的特性及LED驅動電路的架構

LED 照明成為照明市場上的主力選手，那么這位選手的能力究竟有多強?評價的方面很多。今天我們就來初步了解一下這位選手的小心臟：驅動電源。

LED基本電氣特性

要了解 LED 的驅動電源，首先要了解 LED 發光的基本特性和要求。LED 是依靠電流通過一個特殊的半導體二級管后發光，它的電壓和電流關系基本上符合典型半導體的特性。

 

 

圖：典型 LED 正向電壓和正向電流的關系。

從上圖，我們可以看到 LED 開始導通的電壓在2.2V左右(開始發光)，經過一個小弧度之后，以一定的角度向右斜上方上升，到3.5V左右達到190mA左右。廠家給出的額定電流工作范圍是100~160mA，意味著工作電壓在3.2~3.4V之間。

 

 

圖：典型 LED 電流和光通的關系。

可以看到隨著正向電流的增加，輸出的光通量也在增加，但不是完全1：1的關系。

 

 

圖：LED 結溫和輸出光通的關系。

可以看出隨著 LED 開始發光，LED 的結溫開始上升，而輸出的光通量反而下降。因此，有冷流明和熱流明之分。

 

 

圖：LED 結溫變化與正向電壓之間的關系。

可以看出當 LED 的結溫上升時，所需要的驅動 LED 的正向電壓反而是下降的。

以上4個工作曲線圖，對正確理解 LED 工作時所需要的條件，以及后續的電源驅動電路的選擇是非常重要的。只有先理解了這4張工作曲線后，才能正確理解驅動電路的選擇。

電路選擇方案

LED 驅動的理想狀態是要在合適的工作溫度下(保證 LED 結溫在可靠的工作范圍內)，利用恒電流驅動 LED，獲得性價比最高的光通輸出。但在實際產品中，考慮到輸入電壓不同，產品外殼性質(是否是金屬材質)，用戶對價格的敏感度，產品性能的要求等等因素。電路的選擇是多樣的。從大類來分，可以分成隔離和非隔離型電源。

 

 

圖：典型的非隔離型電源電路。

 

 

圖：典型的隔離型電源電路。

看不懂?很簡單，在提供能量給 LED 時，如果采用功率電感就是非隔離型，如果采用變壓器就是隔離型驅動電路。非隔離型電路的優點是成本低，效率高，電路簡單，器件少。隔離電路的優點是安全性好，適應的結構材料廣泛。

1、阻容降壓型(非隔離)

 

 

特點：極低的成本，缺點輸出電流的穩定性不好，輸出電流隨輸入電壓的波動而波動。可靠性差。

2、線性恒流(非隔離)

 

 

特點：光源的利用率低，輸出電流同樣隨輸入電壓而波動。可靠性不高。

3、IC降壓型(非隔離)

 

 

特點：LED 輸出燈串的工作電壓比輸入電壓低，工作電流穩定。產品外殼需要采用絕緣材料。

4、IC升壓型(非隔離)

 

 

特點：輸出 LED 燈串的工作電壓比輸入電壓高，適合用于低壓電池作為輸入能源。

5、隔離型電路

 

 

特點：電路中有變壓器，適合于低電壓大電流的 LED 輸出場合。工作電流穩定。

調光電路架構

國外的燈具中經常含有可控硅調光器或者有調光的需求。那么在這種場合下，調光 LED 電源驅動器也是很常見。常見的調光電路有可控硅、0~10V、PWM、DALI等。

1、可控硅調光(Triac)

 

 

歐美市場上普遍使用的墻上調光器。

特點：該類型調光器最適合使用白熾燈和鹵素燈。使用 LED 光源會有匹配性問題。

2、0~10V;PWM;DALI調光電路均需要有額外的亮度控制接線端口(AC輸入仍然需要保留)

 

 

3、PWM調光

 

 

4、DALI調光系統

 

 

以上2/3/4類調光系統，調光的平順性很好，控制也精確。0~10V 和 PWM 更適合于小范圍調光控制。DALI 更適合于大范圍的組團控制。

匯總

 

 

備注：調光電源也分隔離和非隔離兩類。隔離型，產品外殼使用絕緣或者非絕緣均可。非隔離型電源，只能使用絕緣外殼。