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    大功率LED驅動控制系統面臨四大挑戰
    瀏覽次數:5764次 發布日期:2016-07-07

            隨著大功率LED技術的成熟,大功率LED的驅動設計顯得尤為重要。依據大功率LED器件的特性,如果驅動電流過大或者工作溫度過高,超出LED元件的承受范圍,就極易致使LED器件損壞。因此需要一個恒流、恒溫控制的,并有可靠、完善保護功能的LED驅動系統。

      1、大功率LED驅動控制技術的特點
      依據LED驅動電源和電網用電規則的特性需求,在設計和選擇LED驅動電源是需要考慮到以下幾個方面:
      (1)LED路燈的驅動電源不應該裝在高空,這樣會給維修工作帶來不便,而且維修的花費較大,因此需要選取高性能的驅動電源。
         (2)大功率LED是節能的產品,對驅動電源的要求因此也較高。LED發光的效率會隨著LED溫度的增高而降低,因此LED內部的散熱對LED的正常運 行極其的重要。電源的性能高,其損耗功率就較小,在LED內部的發熱量就會很小,也就延緩了燈具或者顯示器溫度的升高。對降低LED的光衰有積極的作用。
       (3)目前LED驅動的方式主要有兩種,一是恒壓電源供給多個恒流電源,每個恒流電源會單獨給各個電路的LED供電,這種方式極其的靈活,如一個LED 出現故障,不會影響其他LED的正常工作但是其成本較高。另一種為直接恒流供電,LED通過串聯或者并聯的方式運行,其成本略低,但其靈活性較差。多路恒 流的供電方式在性能和成本方面具有較大的優勢,是發展的重點。
      (4)LED的抗浪涌能力較差,尤其是抗反向電壓的能力。有些LED的顯示屏或者路燈裝在戶外,由于雷擊的感應和電網負載的啟用,因此電網系統會出現各種浪涌,對LED有壞的影響。因此LED的驅動電源需要具有抑制浪涌侵入的能力,以確保LED不受到損害。
      (5)燈具在戶外安裝時,電源的結構應該防潮、防水,外殼也應該耐磨。
      (6)對于電源除了常規保護之外,最好能增加LED溫度的負反饋,以防止LED溫度的過高而影響光輸出的穩定性。
      2、大功率LED驅動控制系統面臨挑戰
       當精密的恒流電源設計已達到了電源穩定的輸出時,電源穩定是光源穩定必要的條件,在電源穩定的前提下,光源輸出的電流在長時間的工作中會出現波動的情 況。為了獲取穩定的電流,提升LED光穩定性,通過控制恒流電源的外圍電壓,通過電壓的大小來調節輸出電流。LED驅動系統控制部分的電路設計緊緊圍繞單 片機,結合鍵盤及LED數字顯示,從A/D進行采樣的電壓通過反饋和輸入的電壓相比,對其進行適當的調整,而后經D/A的模擬電壓來輸入電壓。
      結合大功率LED在國內外的發展狀況,LED驅動系統主要面臨以下的挑戰:
      (1)驅動電路的壽命有待提升,特別是關鍵元件如電容的壽命將對電源的壽命有直接的影響。
      (2)LED驅動器應該向轉換效率更高的目標邁進,因為未輸出光的功率均以熱量的形式散發,而轉換效率的過低就會對LED的節能效果產生壞的影響。
      (3)通過較大的調光比例高效地對LED進行調光,同時還可以確保在低亮度及高亮度時顏色特征的恒定。
      (4)減小其成本,現今在小功率的應用場所,恒流驅動電源的成本占據的比例已接近35%,基本是光源的成本,這在一定程度上阻礙了LED在市場上的推廣。
      3、大功率LED驅動電路連接的方法
      大功率LED的光效雖然很高,但是單個LED釋放的光通量不大,因此通常是若干LED連接使用。多個LED基本的連接方法有串聯、并聯及串并混合這三種。
      (1)串聯
       LED串聯的優點是流入支路各個LED的電流相同,所以各個LED發光的亮度也相同。如支路上任意一個LED出現故障,會導致支路上所有LED均停止工 作。如果某個LED出現短路,在恒流的方式下對電路沒有影響,但是在恒壓驅動時,會使得其他LED的電壓升高,因此其電流也會增大,可能造成LED的損 壞。
      (2)并聯
       并聯支路上,每個LED工作電壓相同,為了使得各個LED工作電流相同,要求各個LED的電壓相同。然而由于LED元件參數的區別,并且LED的電壓會 隨著溫度的增高而減小,致使工作電流有區別。如果散熱性能不好,電流超過額定值就極易造成LED元件的損壞,因此通常情況下不采用并聯的方式。
      (3)串并混連
      并聯LED或者串聯LED需要電路有較高的電流或者電壓,因此能夠考慮混合連接的方式,把所需的電流或者電壓減小至適合的水平。混合連接的方法有先串聯后并聯及先并聯后串聯這兩種主要的連接方式,其可靠性較高,并且LED發光的亮度也較為均勻。
      4、結束語
      大功率LED驅動電源對有效功率、效率轉換、恒流精度、電磁兼容、電源壽命等有著嚴格的要求,因此在LED驅動系統的設計階段應該利用數字化控制,以期避免調節器線性度問題,以便穩態精度的提高,并得到穩定的電流,確保大功率LED的正常運作。



     
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