詳細解讀LED驅動電源方案
一、什么是LED
本文引用地址:http://www.j9360.com/article/202204/433290.htmLED(Light Emitting Diode),又稱發光二極管,它們利用固體半導體芯片作為發光材料,當兩端加上正向電壓,半導體中的載流子發生復合,放出過剩的能量而引起光子發射產生可見光。
二、LED有哪些優點
高效節能一千小時僅耗幾度電(普通60W白熾燈十七小時耗1度電,普通10W節能燈一百小時耗1度電)
超長壽命半導體芯片發光,無燈絲,無玻璃泡,不怕震動,不易破碎,使用壽命可達五萬小時(普通白熾燈使用壽命僅有一千小時,普通節能燈使用壽命也只有八千小時)
光線健康光線中不含紫外線和紅外線,不產生輻射(普通燈光線中含有紫外線和紅外線)
綠色環保不含汞和氙等有害元素,利于回收和利用,而且不會產生電磁干擾(普通燈管中含有汞和鉛等元素,節能燈中的電子鎮流器會產生電磁干擾)
保護視力直流驅動,無頻閃(普通燈都是交流驅動,就必然產生頻閃)
光效率高,發熱小:90%的電能轉化為可見光(普通白熾燈80%的電能轉化為熱能,僅有20%電能轉化為光能)
安全系數高所需電壓、電流較小,發熱較小,不產生安全隱患,可用于礦場等危險場所
市場潛力大低壓、直流供電,電池、太陽能供電即可,可用于邊遠山區及野外照明等缺電、少電場所。
三、解決問題的方法與可行性分析
解決問題的方法可用自復位過流保護器WHPTC元件。如果用WHPTC過流保護器作保護,將是另外一種結果,從原理可知,當電路的電流超過規定值時會訊速的自動保護,在排除故障后又自動復位,無需人工更換。對LED而言,電壓的變化不是LED損壞的直接原因,而電流的增大才是LED的真正殺手。
顯而易見,利用WHPTC的這個特性,在LED的電路保護上具有絕對的優勢,讓簡易電源供電變為現實。實踐證明,在LED電路出現故障以前就有效保護了。在簡易電源上,這個優勢特別突出。對如下3圖分析可見,因有了WHPTC后可省去恒流、恒壓電路,LED的質量也提高了。器件成本、生產成本、故障率、服務成本等,都大大降低。也大大增加了產品的市場競爭力。所以誰先使用WHPTC,誰先占領市場。
四、使用WHPTC前后的拓撲結構比較圖
淺談LED產品老化我們在應用LED時經常會出現這樣種問題,LED焊在產品上剛開始的時候是正常工作的,但點亮一段時間以后就會出現暗光、閃動、故障、間斷亮等現象,給產品帶來嚴重的損害。引起這種現象的原因大致有:
1.應用產品時,焊接制程有問題,例如焊接溫度過高焊接時間過長,沒有做好防靜電工作等,這些問題95%以上是封裝過程造成。
2.LED本身質量或生產制程造成。預防方法有:
1.做好焊接制程的控制。
2.對產品進行老化測試。
老化是電子產品可靠性的重要保證,是產品生產的最后必不可少的一步。LED產品在老化后可以提升效能,并有助于后期使用的效能穩定。LED老化測試在產品質量控制是一個非常重要的環節,但在很多時候往往被忽視,無法進行正確有效的老化。LED老化測試是根據產品的故障率曲線即浴盆曲線的特征而采取的對策,以此來提高產品的可靠性,但這種方法并不是必需的,畢竟老化測試是以犧牲單顆LED產品的壽命為代價的。
LED老化方式包括恒流老化及恒壓老化。恒流源是指電流在任何時間都恒定不變的。有頻率的問題,就不是恒流了。那是交流或脈動電流。交流或脈動電流源可以設計成有效值恒定不變,但這種電源無法稱做「恒流源」。
恒流老化是最符合LED電流工作特征親羈蒲У腖ED老化方式;過電流沖擊老化也是廠家最新采用的一種老化手段,通過使用頻率可調,電流可調的恒流源進行此類老化,以期在短時間內判斷LED的質量預期壽命,并且可挑出很多常規老化無法挑出的隱患LED。有效防止高溫失靈-PTC熱敏電阻用作LED限流器近年來,發光二極管(簡稱LED)的發展已取得巨大進步:已從純粹用作指示燈發展為光輸出達100流明以上的大功率LED。
不久之后,LED照明的成本將降至與傳統冷陰極熒光燈(簡稱CCFL)類似的水平。這使得人們對LED的下述應用興趣日濃:汽車照明燈、建筑物內外的LED光源、以及筆記本電腦或電視機LCD屏的背光。大功率LED技術的發展提高了設計階段對散熱的要求。就像所有其它半導體一樣,LED不能過熱,以免加速輸出的減弱,或者導致最壞狀況:完全失效。與白熾燈相比,雖然大功率LED具有更高效率,但是輸入功率中相當大的一部分仍變成熱能而非光能。
因而,可靠的運作就需要良好的散熱,并要求在設計階段就考慮高溫環境。設計LED驅動電路尺寸時,也必須考慮溫度因素:必須選擇其正向電流,以確保即使環境溫度達到最高值,LED芯片也不會過熱。隨著溫度的升高,就需要通過降低最高容許電流,即降低額定值,來實現降溫。LED制造商把降額曲線納入其產品規格中。有關此類曲線,參見圖1。
五、為什么首選樓道燈來應用LED
1,目前比較而言,LED的售價還較高,樓道燈是共用設施,共同承擔大家就能接受。
2,樓道燈現在普遍是使用白熾燈,若換用LED燈,節電的效果就特別明顯。
3,樓道燈在白天是熄滅的。晚上就頻繁的啟動或關斷。不要說是節能燈,就是白熾燈都會很快的玩完。但是LED燈卻是不怕,因為它的發光機理與白熾燈和節能燈都不同,就恰恰非常的適應在高速的開關工作狀態,絕對不會因為是這個原因而損壞。
4,LED燈的壽命很長,就免除了樓道燈經常需要維修的尷尬狀況。
5,樓道燈是物業交電費,投入是一次性的,節約80%的電費是長期的,物業部門最合算。
六、LED燈能直接替換現在的樓道燈嗎?
不能。由于現在大家使用的樓道燈是白熾燈,根本就無法用LED燈或節能燈去替換,所以如果要換用LED燈就必須也要同時換用聲光控開關。現在有專用的一體化的LED聲光控樓道燈,直接就使用220V的市電,非常方便使用。我們將強烈建議樓道燈的使用電壓用直流的24V,其好處和原因我們會另文介紹。隨著技術發展和成本的降低,LED燈取代節能燈也就成為必然的了。
1、按驅動方式可分為兩大類:
(1)恒流式:
a、恒流驅動電路輸出的電流是恒定的,而輸出的直流電壓卻隨著負載阻值的大小不同在一定范圍內變化,負載阻值小,輸出電壓就低,負載阻值越大,輸出電壓也就越高;
b、恒流電路不怕負載短路,但嚴禁負載完全開路。
c、恒流驅動電路驅動LED是較為理想的,但相對而言價格較高。
d、應注意所使用最大承受電流及電壓值,它限制了LED的使用數量;
(2)穩壓式:
a、當穩壓電路中的各項參數確定以后,輸出的電壓是固定的,而輸出的電流卻隨著負載的增減而變化;
b、穩壓電路不怕負載開路,但嚴禁負載完全短路。
c、以穩壓驅動電路驅動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。
2、按電路結構方式分類
(1)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,受電網電壓變化的干擾較大,不容易做成穩壓電源,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,而且系統的可靠也較低。
(3)常規變壓器降壓方式: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降壓方式開關電源:穩壓范圍比較寬、電源效率比較高,一般可以做到70%~80%,應用也較廣。由于這種控制方式的振蕩頻率是不連續,開關頻率不容易控制,負載電壓波紋系數也比較大,異常負載適應性差。
(6)PWM控制方式開關電源: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穩壓控制部分、開關能量轉換部分。PWM開關穩壓的基本工作原理就是在輸入電壓、內部參數及外接負載變化的情況下,控制電路通過被控制信號與基準信號的差值進行閉環反饋,調節主電路開關器件導通的脈沖寬度,使得開關電源的輸出電壓或電流穩定(即相應穩壓電源或恒流電源)。電源效率極高,一般可以做到80%~90%,輸出電壓、電流穩定。一般這種電路都有完善的保護措施,屬高可靠性電源。
從以上介紹可以看出PWM控制方式設計的LED電源是比較理想的LED電源。
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