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详细解读LED驱动电源方案

作者:时间:2022-04-20来源:腾讯网收藏

一、什么是LED

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/202204/433290.htm

  LED(Light Emitting Diode),又称发光二极管,它们利用固体半导体芯片作为发光材料,当两端加上正向电压,半导体中的载流子发生复合,放出过剩的能量而引起光子发射产生可见光。

二、LED有哪些优点

  高效节能一千小时仅耗几度电(普通60W白炽灯十七小时耗1度电,普通10W节能灯一百小时耗1度电)

  超长寿命半导体芯片发光,无灯丝,无玻璃泡,不怕震动,不易破碎,使用寿命可达五万小时(普通白炽灯使用寿命仅有一千小时,普通节能灯使用寿命也只有八千小时)

  光线健康光线中不含紫外线和红外线,不产生辐射(普通灯光线中含有紫外线和红外线)

  绿色环保不含汞和氙等有害元素,利于回收和利用,而且不会产生电磁干扰(普通灯管中含有汞和铅等元素,节能灯中的电子镇流器会产生电磁干扰)

  保护视力直流驱动,无频闪(普通灯都是交流驱动,就必然产生频闪)

  光效率高,发热小:90%的电能转化为可见光(普通白炽灯80%的电能转化为热能,仅有20%电能转化为光能)

  安全系数高所需电压、电流较小,发热较小,不产生安全隐患,可用于矿场等危险场所

  市场潜力大低压、直流供电,电池、太阳能供电即可,可用于边远山区及野外照明等缺电、少电场所。

三、解决问题的方法与可行性分析

  解决问题的方法可用自复位过流保护器WHPTC元件。如果用WHPTC过流保护器作保护,将是另外一种结果,从原理可知,当电路的电流超过规定值时会讯速的自动保护,在排除故障后又自动复位,无需人工更换。对LED而言,电压的变化不是LED损坏的直接原因,而电流的增大才是LED的真正杀手。

  显而易见,利用WHPTC的这个特性,在LED的电路保护上具有绝对的优势,让简易电源供电变为现实。实践证明,在LED电路出现故障以前就有效保护了。在简易电源上,这个优势特别突出。对如下3图分析可见,因有了WHPTC后可省去恒流、恒压电路,LED的质量也提高了。器件成本、生产成本、故障率、服务成本等,都大大降低。也大大增加了产品的市场竞争力。所以谁先使用WHPTC,谁先占领市场。

四、使用WHPTC前后的拓扑结构比较图

  浅谈LED产品老化我们在应用LED时经常会出现这样种问题,LED焊在产品上刚开始的时候是正常工作的,但点亮一段时间以后就会出现暗光、闪动、故障、间断亮等现象,给产品带来严重的损害。引起这种现象的原因大致有:

  1.应用产品时,焊接制程有问题,例如焊接温度过高焊接时间过长,没有做好防静电工作等,这些问题95%以上是封装过程造成。

  2.LED本身质量或生产制程造成。预防方法有:

  1.做好焊接制程的控制。

  2.对产品进行老化测试。

  老化是电子产品可靠性的重要保证,是产品生产的最后必不可少的一步。LED产品在老化后可以提升效能,并有助于后期使用的效能稳定。LED老化测试在产品质量控制是一个非常重要的环节,但在很多时候往往被忽视,无法进行正确有效的老化。LED老化测试是根据产品的故障率曲线即浴盆曲线的特征而采取的对策,以此来提高产品的可靠性,但这种方法并不是必需的,毕竟老化测试是以牺牲单颗LED产品的寿命为代价的。

  LED老化方式包括恒流老化及恒压老化。恒流源是指电流在任何时间都恒定不变的。有频率的问题,就不是恒流了。那是交流或脉动电流。交流或脉动电流源可以设计成有效值恒定不变,但这种电源无法称做「恒流源」。

  恒流老化是最符合LED电流工作特征亲羁蒲У腖ED老化方式;过电流冲击老化也是厂家最新采用的一种老化手段,通过使用频率可调,电流可调的恒流源进行此类老化,以期在短时间内判断LED的质量预期寿命,并且可挑出很多常规老化无法挑出的隐患LED。有效防止高温失灵-PTC热敏电阻用作LED限流器近年来,发光二极管(简称LED)的发展已取得巨大进步:已从纯粹用作指示灯发展为光输出达100流明以上的大功率LED。

  不久之后,LED照明的成本将降至与传统冷阴极荧光灯(简称CCFL)类似的水平。这使得人们对LED的下述应用兴趣日浓:汽车照明灯、建筑物内外的LED光源、以及笔记本电脑或电视机LCD屏的背光。大功率LED技术的发展提高了设计阶段对散热的要求。就像所有其它半导体一样,LED不能过热,以免加速输出的减弱,或者导致最坏状况:完全失效。与白炽灯相比,虽然大功率LED具有更高效率,但是输入功率中相当大的一部分仍变成热能而非光能。

  因而,可靠的运作就需要良好的散热,并要求在设计阶段就考虑高温环境。设计电路尺寸时,也必须考虑温度因素:必须选择其正向电流,以确保即使环境温度达到最高值,LED芯片也不会过热。随着温度的升高,就需要通过降低最高容许电流,即降低额定值,来实现降温。LED制造商把降额曲线纳入其产品规格中。有关此类曲线,参见图1。

五、为什么首选楼道灯来应用LED

  1,目前比较而言,LED的售价还较高,楼道灯是共用设施,共同承担大家就能接受。

  2,楼道灯现在普遍是使用白炽灯,若换用LED灯,节电的效果就特别明显。

  3,楼道灯在白天是熄灭的。晚上就频繁的启动或关断。不要说是节能灯,就是白炽灯都会很快的玩完。但是LED灯却是不怕,因为它的发光机理与白炽灯和节能灯都不同,就恰恰非常的适应在高速的开关工作状态,绝对不会因为是这个原因而损坏。

  4,LED灯的寿命很长,就免除了楼道灯经常需要维修的尴尬状况。

  5,楼道灯是物业交电费,投入是一次性的,节约80%的电费是长期的,物业部门最合算。

六、LED灯能直接替换现在的楼道灯吗?

  不能。由于现在大家使用的楼道灯是白炽灯,根本就无法用LED灯或节能灯去替换,所以如果要换用LED灯就必须也要同时换用声光控开关。现在有专用的一体化的LED声光控楼道灯,直接就使用220V的市电,非常方便使用。我们将强烈建议楼道灯的使用电压用直流的24V,其好处和原因我们会另文介绍。随着技术发展和成本的降低,LED灯取代节能灯也就成为必然的了。

七、电源的分类及特性

 1、按驱动方式可分为两大类:

  (1)恒流式:

  a、恒流驱动电路输出的电流是恒定的,而输出的直流电压却随着负载阻值的大小不同在一定范围内变化,负载阻值小,输出电压就低,负载阻值越大,输出电压也就越高;

  b、恒流电路不怕负载短路,但严禁负载完全开路。

  c、恒流驱动电路驱动LED是较为理想的,但相对而言价格较高。

  d、应注意所使用最大承受电流及电压值,它限制了LED的使用数量;

  (2)稳压式:

  a、当稳压电路中的各项参数确定以后,输出的电压是固定的,而输出的电流却随着负载的增减而变化;

  b、稳压电路不怕负载开路,但严禁负载完全短路。

  c、以稳压驱动电路驱动LED,每串需要加上合适的电阻方可使每串LED显示亮度平均;

  d、亮度会受整流而来的电压变化影响。

 2、按电路结构方式分类

  (1)电阻、电容降压方式:通过电容降压,在闪动使用时,由于充放电的作用,通过LED的瞬间电流极大,容易损坏芯片。易受电网电压波动的影响,电源效率低、可靠性低。

  (2)电阻降压方式:通过电阻降压,受电网电压变化的干扰较大,不容易做成稳压电源,降压电阻要消耗很大部分的能量,所以这种供电方式电源效率很低,而且系统的可靠也较低。

  (3)常规变压器降压方式:电源体积小、重量偏重、电源效率也很低、一般只有45%~60%,所以一般很少用,可靠性不高。

  (4)电子变压器降压方式:电源效率较低,电压范围也不宽,一般180~240V,波纹干扰大。

  (5)RCC降压方式开关电源:稳压范围比较宽、电源效率比较高,一般可以做到70%~80%,应用也较广。由于这种控制方式的振荡频率是不连续,开关频率不容易控制,负载电压波纹系数也比较大,异常负载适应性差。

  (6)PWM控制方式开关电源:主要由四部分组成,输入整流滤波部分、输出整流滤波部分、PWM稳压控制部分、开关能量转换部分。PWM开关稳压的基本工作原理就是在输入电压、内部参数及外接负载变化的情况下,控制电路通过被控制信号与基准信号的差值进行闭环反馈,调节主电路开关器件导通的脉冲宽度,使得开关电源的输出电压或电流稳定(即相应稳压电源或恒流电源)。电源效率极高,一般可以做到80%~90%,输出电压、电流稳定。一般这种电路都有完善的保护措施,属高可靠性电源。

  从以上介绍可以看出PWM控制方式设计的LED电源是比较理想的LED电源。



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