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大功率LED驅動(dòng)控制系統面臨四大挑戰

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? ? ??隨著(zhù)大功率LED技術(shù)的成熟,大功率LED的驅動(dòng)設計顯得尤為重要。依據大功率LED器件的特性,
如果驅動(dòng)電流過(guò)大或者工作溫度過(guò)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(gè)恒流、恒溫控制的,并有可靠、完善保護功能的LED驅動(dòng)系統。
?
  1、大功率LED驅動(dòng)控制技術(shù)的特點(diǎn)
?
  依據LED驅動(dòng)電源和電網(wǎng)用電規則的特性需求,在設計和選擇LED驅動(dòng)電源是需要考慮到
以下幾個(gè)方面:
?
 ?。?)LED路燈的驅動(dòng)電源不應該裝在高空,這樣會(huì )給維修工作帶來(lái)不便,而且維修的花費
較大,因此需要選取高性能的驅動(dòng)電源。
?
 ?。?)大功率LED是節能的產(chǎn)品,對驅動(dòng)電源的要求因此也較高。LED發(fā)光的效率會(huì )隨著(zhù)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(fā)熱量就會(huì )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。
?
 ?。?)目前LED驅動(dòng)的方式主要有兩種,一是恒壓電源供給多個(gè)恒流電源,每個(gè)恒流電源會(huì )
單獨給各個(gè)電路的LED供電,這種方式極其的靈活,如一個(gè)LED出現故障,不會(huì )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(guò)串聯(lián)或者并聯(lián)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(yōu)勢,是發(fā)展的重點(diǎn)。
?
 ?。?)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(hù)
外,由于雷擊的感應和電網(wǎng)負載的啟用,因此電網(wǎng)系統會(huì )出現各種浪涌,對LED有壞的影響。因
此LED的驅動(dòng)電源需要具有抑制浪涌侵入的能力,以確保LED不受到損害。
?
 ?。?)燈具在戶(hù)外安裝時(shí),電源的結構應該防潮、防水,外殼也應該耐磨。
?
 ?。?)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(guò)高而
影響光輸出的穩定性。
?
  2、大功率LED驅動(dòng)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(shí),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(cháng)時(shí)間的工作中會(huì )出現波動(dòng)的情況。為了獲取穩定的電
流,提升LED光穩定性,通過(guò)控制恒流電源的外圍電壓,通過(guò)電壓的大小來(lái)調節輸出電流。LED
驅動(dòng)系統控制部分的電路設計緊緊圍繞單片機,結合鍵盤(pán)及LED數字顯示,從A/D進(jìn)行采樣的電
壓通過(guò)反饋和輸入的電壓相比,對其進(jìn)行適當的調整,而后經(jīng)D/A的模擬電壓來(lái)輸入電壓。
?
  結合大功率LED在國內外的發(fā)展狀況,LED驅動(dòng)系統主要面臨以下的挑戰:
?
 ?。?)驅動(dòng)電路的壽命有待提升,特別是關(guān)鍵元件如電容的壽命將對電源的壽命有直接的影
響。
?
 ?。?)LED驅動(dòng)器應該向轉換效率更高的目標邁進(jìn),因為未輸出光的功率均以熱量的形式散
發(fā),而轉換效率的過(guò)低就會(huì )對LED的節能效果產(chǎn)生壞的影響。
?
 ?。?)通過(guò)較大的調光比例高效地對LED進(jìn)行調光,同時(shí)還可以確保在低亮度及高亮度時(shí)顏
色特征的恒定。
?
 ?。?)減小其成本,現今在小功率的應用場(chǎng)所,恒流驅動(dòng)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(chǎng)上的推廣。
?
  3、大功率LED驅動(dòng)電路連接的方法
?
  大功率LED的光效雖然很高,但是單個(gè)LED釋放的光通量不大,因此通常是若干LED連接使用。
多個(gè)LED基本的連接方法有串聯(lián)、并聯(lián)及串并混合這三種。
?
 ?。?)串聯(lián)
?
  LED串聯(lián)的優(yōu)點(diǎn)是流入支路各個(gè)LED的電流相同,所以各個(gè)LED發(fā)光的亮度也相同。如支路上
任意一個(gè)LED出現故障,會(huì )導致支路上所有LED均停止工作。如果某個(gè)LED出現短路,在恒流的方
式下對電路沒(méi)有影響,但是在恒壓驅動(dòng)時(shí),會(huì )使得其他LED的電壓升高,因此其電流也會(huì )增大,
可能造成LED的損壞。
?
 ?。?)并聯(lián)
?
  并聯(lián)支路上,每個(gè)LED工作電壓相同,為了使得各個(gè)LED工作電流相同,要求各個(gè)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(huì )隨著(zhù)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(guò)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(lián)的方式。
?
 ?。?)串并混連
?
  并聯(lián)LED或者串聯(lián)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?;旌线B接的方法有先串聯(lián)后并聯(lián)及先并聯(lián)后串聯(lián)這兩種主
要的連接方式,其可靠性較高,并且LED發(fā)光的亮度也較為均勻。
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  4、結束語(yǔ)
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  大功率LED驅動(dòng)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(zhù)嚴格的要
求,因此在LED驅動(dòng)系統的設計階段應該利用數字化控制,以期避免調節器線(xiàn)性度問(wèn)題,以便穩態(tài)

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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