LED驅(qū)動器

　　1、簡介

　　LED驅(qū)動器（LEDDriver），是指驅(qū)動LED發(fā)光或LED模塊組件正常工作的電源調(diào)整電子器件。由于LEDPN結(jié)的導(dǎo)通特性決定，它能適應(yīng)的電源的電壓和電流變動范圍十分狹窄，稍許偏離就可能無法點亮LED或者發(fā)光效率嚴(yán)重降低，或者縮短使用壽命甚至燒毀芯片。現(xiàn)行的工頻電源和常見的電池電源均不適合直接供給LED，LED驅(qū)動器就是這種可以驅(qū)使LED在最佳電壓或電流狀態(tài)下工作的電子組件。

　　由于LED應(yīng)用幾乎遍及電子學(xué)應(yīng)用的各個領(lǐng)域，其發(fā)光強度，光色以及通斷控制等變化幾乎是無法預(yù)估的，所以LED驅(qū)動器也就成為幾乎是一對一的伺服器件，使這個器件家族成員變得五花八門。最簡單的LED驅(qū)動器（如果能這樣稱呼它的話）可能就是一個或幾個串并聯(lián)的阻容元件在回路中分流分壓，它根本不成其為一個獨立的產(chǎn)品。而對于要求提供穩(wěn)定的恒流恒壓輸出的更普遍的商業(yè)應(yīng)用，則形成了一系列有精確的電源調(diào)整能力的系統(tǒng)解決方案。實現(xiàn)這些解決方案，通常需要比較復(fù)雜的電路設(shè)計，其核心是LED驅(qū)動IC的集成化應(yīng)用。通過在LED驅(qū)動IC外圍設(shè)置不同的支持電路，構(gòu)建針對不同的LED應(yīng)用解決方案，小到手機顯示屏背光和按鍵燈光驅(qū)動，大到大功率LED路燈和大型戶外LED顯示屏等。

　　比較通用的大功率LED驅(qū)動器設(shè)計和供應(yīng)，一般都由專業(yè)公司擔(dān)當(dāng)。這些公司將其二次封裝成模塊后供應(yīng)給LED終端應(yīng)用產(chǎn)品制造商。而不太通用的LED終端應(yīng)用產(chǎn)品的驅(qū)動設(shè)計，可能需要自己動手設(shè)計。它成為這個LED終端應(yīng)用產(chǎn)品獨具技術(shù)含量的重要組成部分。因為作為封裝產(chǎn)品的LED在上游，其技術(shù)性能已經(jīng)固化在LED產(chǎn)品中，而打造獨具特色的終端LED應(yīng)用產(chǎn)品，對光源而言除了在LED驅(qū)動功能上下功夫之處，其它還可以打拼的地方已經(jīng)不多了。

　　由于LED驅(qū)動器在LED應(yīng)用產(chǎn)品上的獨到重要性和廣泛的用戶需求，使得作為LED驅(qū)動器的心臟部件的LED驅(qū)動IC成了整個技術(shù)環(huán)節(jié)中的關(guān)鍵元素。促使很多生產(chǎn)商，其中不乏上市公司，以LED驅(qū)動作為其主營產(chǎn)品，向下游產(chǎn)業(yè)大量供應(yīng)LED驅(qū)動IC，如杭州士蘭微、深圳泉芯電子、深圳光華源科技、深圳國微電子、華潤矽威科技，臺灣地區(qū)的點晶科技、聚積科技、廣鵬科技、臺晶科技、飛虹、茂達(dá)、圓創(chuàng)等等。在這領(lǐng)域的具有行業(yè)領(lǐng)袖風(fēng)范的美國廠商也不少，如美國國家半導(dǎo)體公司、美信、德州儀器、安森美、凌特公司、飛兆半導(dǎo)體等等。

　　LED驅(qū)動電源是把電源供應(yīng)轉(zhuǎn)換為特定的電壓電流以驅(qū)動LED發(fā)光的電壓轉(zhuǎn)換器，通常情況下：LED驅(qū)動電源的輸入包括高壓工頻交流（即市電）、低壓直流、高壓直流、低壓高頻交流（如電子變壓器的輸出）等。而LED驅(qū)動電源的輸出則大多數(shù)為可隨LED正向壓降值變化而改變電壓的恒定電流源。

　　2、特點

　　根據(jù)電網(wǎng)的用電規(guī)則和LED驅(qū)動電源的特性要求，在選擇和設(shè)計LED驅(qū)動電源時要考慮到以下幾點：1．高可靠性特別像LED路燈的驅(qū)動電源，裝在高空，維修不方便，維修的花費也大。2．高效率LED是節(jié)能產(chǎn)品，驅(qū)動電源的效率要高。對于電源安裝，LED驅(qū)動電源在燈具內(nèi)的結(jié)構(gòu)，尤為重要。因為LED的發(fā)光效率隨著LED溫度的升高而下降，所以LED的散熱非常重要。電源的效率高，它的耗損功率小，在燈具內(nèi)發(fā)熱量就小，也就降低了燈具的溫升。對延緩LED的光衰有利。3．高功率因素功率因素是電網(wǎng)對負(fù)載的要求。一般70瓦以下的用電器，沒有強制性指標(biāo)。雖然功率不大的單個用電器功率因素低一點對電網(wǎng)的影響不大，但晚上大家點燈，同類負(fù)載太集中，會對電網(wǎng)產(chǎn)生較嚴(yán)重的污染。對于30瓦~40瓦的LED驅(qū)動電源，據(jù)說不久的將來，也許會對功率因素方面有一定的指標(biāo)要求。4．驅(qū)動方式通行的有兩種：其一是一個恒壓源供多個恒流源，每個恒流源單獨給每路LED供電。這種方式，組合靈活，一路LED故障，不影響其他LED的工作，但成本會略高一點。另一種是直接恒流供電，LED串聯(lián)或并聯(lián)運行。它的優(yōu)點是成本低一點，但靈活性差，還要解決某個LED故障，不影響其他LED運行的問題。這兩種形式，在一段時間內(nèi)并存。多路恒流輸出供電方式，在成本和性能方面會較好。也許是以后的主流方向。5．浪涌保護(hù)LED抗浪涌的能力是比較差的，特別是抗反向電壓能力。加強這方面的保護(hù)也很重要。有些LED燈裝在戶外，如LED路燈。由于電網(wǎng)負(fù)載的啟甩和雷擊的感應(yīng)，從電網(wǎng)系統(tǒng)會侵入各種浪涌，有些浪涌會導(dǎo)致LED的損壞。因此LED驅(qū)動電源要有抑制浪涌的侵入，保護(hù)LED不被損壞的能力。6．保護(hù)功能電源除了常規(guī)的保護(hù)功能外，最好在恒流輸出中增加LED溫度負(fù)反饋，防止LED溫度過高。7．防護(hù)方面燈具外安裝型，電源結(jié)構(gòu)要防水、防潮，外殼要耐曬。8．驅(qū)動電源的壽命要與LED的壽命相適配。9．要符合安規(guī)和電磁兼容的要求。隨著LED的應(yīng)用日益廣泛，LED驅(qū)動電源的性能將越來越適合LED的要求。

　　3、分類

　　驅(qū)動方式可分類

　?。?）恒流式:a、恒流驅(qū)動電路輸出的電流是恒定的，而輸出的直流電壓卻隨著負(fù)載阻值的大小不同在一定范圍內(nèi)變化，負(fù)載阻值小，輸出電壓就低，負(fù)載阻值越大，輸出電壓也就越高；b、恒流電路不怕負(fù)載短路，但嚴(yán)禁負(fù)載完全開路。c、恒流驅(qū)動電路驅(qū)動LED是較為理想的，但相對而言價格較高。d、應(yīng)注意所使用最大承受電流及電壓值，它限制了LED的使用數(shù)量；（2）穩(wěn)壓式：a、當(dāng)穩(wěn)壓電路中的各項參數(shù)確定以后，輸出的電壓是固定的，而輸出的電流卻隨著負(fù)載的增減而變化；b、穩(wěn)壓電路不怕負(fù)載開路，但嚴(yán)禁負(fù)載完全短路。c、以穩(wěn)壓驅(qū)動電路驅(qū)動LED，每串需要加上合適的電阻方可使每串LED顯示亮度平均；d、亮度會受整流而來的電壓變化影響。

　　電路結(jié)構(gòu)方式分類

　?。?）電阻、電容降壓方式：通過電容降壓，在閃動使用時，由于充放電的作用，通過LED的瞬間電流極大，容易損壞芯片。易受電網(wǎng)電壓波動的影響，電源效率低、可靠性低。（2）電阻降壓方式：通過電阻降壓，受電網(wǎng)電壓變化的干擾較大，不容易做成穩(wěn)壓電源，降壓電阻要消耗很大部分的能量，所以這種供電方式電源效率很低，而且系統(tǒng)的可靠也較低。（3）常規(guī)變壓器降壓方式：電源體積小、重量偏重、電源效率也很低、一般只有45%～60%，所以一般很少用，可靠性不高。（4）電子變壓器降壓方式：電源效率較低，電壓范圍也不寬，一般180～240V，波紋干擾大。（5）RCC降壓方式開關(guān)電源：穩(wěn)壓范圍比較寬、電源效率比較高，一般可以做到70%～80%，應(yīng)用也較廣。由于這種控制方式的振蕩頻率是不連續(xù)，開關(guān)頻率不容易控制，負(fù)載電壓波紋系數(shù)也比較大，異常負(fù)載適應(yīng)性差。（6）PWM控制方式開關(guān)電源：主要由四部分組成，輸入整流濾波部分、輸出整流濾波部分、PWM穩(wěn)壓控制部分、開關(guān)能量轉(zhuǎn)換部分。PWM開關(guān)穩(wěn)壓的基本工作原理就是在輸入電壓、內(nèi)部參數(shù)及外接負(fù)載變化的情況下，控制電路通過被控制信號與基準(zhǔn)信號的差值進(jìn)行閉環(huán)反饋，調(diào)節(jié)主電路開關(guān)器件導(dǎo)通的脈沖寬度，使得開關(guān)電源的輸出電壓或電流穩(wěn)定（即相應(yīng)穩(wěn)壓電源或恒流電源）。電源效率極高，一般可以做到80%～90%，輸出電壓、電流穩(wěn)定。一般這種電路都有完善的保護(hù)措施，屬高可靠性電源。3。按電源安裝位置分類驅(qū)動電源按安裝位置可分為外置電源和內(nèi)置電源。（1）外置電源顧名思義，外置電源就是把電源安裝在外面的。一般電壓比較高，對人有安全危險的，就需要外置電源。與內(nèi)置電源的區(qū)別就是電源加了一個外殼，常見的有路燈。（2）內(nèi)置電源就是把電源安裝在燈具內(nèi)，一般都是電壓比較低，12v到24v，對人沒什么安全隱患。這個常見的有球泡燈。

　　4、應(yīng)用

　　從大功率LED主要應(yīng)用市場----景觀燈，來分析大功率LED市場，景觀照明市場作為LED照明的最大應(yīng)用市場，所占的份額大約在43%。它的新一輪快速增長必將帶動整體LED照明產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。上海、廈門、北京、大連、南昌等一些大中型城市的景觀照明已經(jīng)頗具規(guī)模，完成了相當(dāng)部分的LED照明示范工程，這些在大中城市示范工程的順利完成加上在奧運場館的成功運用，預(yù)示著LED照明在景觀照明方面的技術(shù)已漸趨成熟。不管是國內(nèi)或者國外，城市的景觀都是一個城市的標(biāo)志性建筑產(chǎn)物，而作為景觀照明的霓虹燈正在世界各地因能源，節(jié)能，環(huán)保等問題逐漸被LED景觀燈所代替，世界各地大約有70多萬個城市，以一個城市5000盞計算，一盞燈1000元左右計算，光這些所產(chǎn)生的巨大經(jīng)濟(jì)效益是不可預(yù)估的。

　　驅(qū)動器是LED照明的核心部件，隨著LED芯片技術(shù)的成熟，LED光源的質(zhì)量已經(jīng)非?？煽?，很多情況下LED燈具的故障都是來自驅(qū)動器。大功率LED驅(qū)動電源屬于新興產(chǎn)業(yè)，尚未形成集中的產(chǎn)業(yè)聚集，因此，區(qū)域性不明顯。且進(jìn)入行業(yè)的企業(yè)數(shù)量并不多，因此，競爭激烈程度較低。

　　5、不足

　　LED驅(qū)動電源存在不足的原因：(1)生產(chǎn)LED照明及相關(guān)產(chǎn)品的公司的技術(shù)人員對開關(guān)電源的了解不夠，做出的電源是可以正常工作，但一些關(guān)鍵性的評估及電磁兼容的考慮不夠，還是有一定得隱患；(2)大部分LED電源生產(chǎn)企業(yè)都是從普通的開關(guān)電源轉(zhuǎn)型過來做LED電源，對LED的特點及使用認(rèn)識還不夠；(3)關(guān)于LED的標(biāo)準(zhǔn)幾乎沒有，大部分都是參考開關(guān)電源和電子整流器的標(biāo)準(zhǔn)；(4)大部分LED電源沒有統(tǒng)一，所以量大部分都比較小。采購量小，價格就偏高，而且元器件供應(yīng)商也不太配合；(5)LED電源的穩(wěn)定性：寬電壓輸入，高溫和低溫工作，過溫、過壓保護(hù)等問題都沒有一一解決；首先是驅(qū)動電路整體壽命，尤其是關(guān)鍵器件如：電容在高溫下的壽命直接影響到電源的壽命；其次是LED驅(qū)動器應(yīng)挑戰(zhàn)更高的轉(zhuǎn)換效率，尤其是在驅(qū)動大功率LED時更是如此，因為所有未作為光輸出的功率都作為熱量耗散，電源轉(zhuǎn)換效率的過低，影響了LED節(jié)能效果的發(fā)揮；在功率較小（1-5W）的應(yīng)用場合，恒流驅(qū)動電源成本所占的比重已經(jīng)接近1/3，已經(jīng)接近了光源的成本，一定程度上影響了市場推廣。