1、什么是LED驅動電源

LED驅動電源把電源供應轉換為特定的電壓電流以驅動LED發光的電壓轉換器，通常情況下：LED驅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驅動電源的輸出則大多數為可隨LED正向壓降值變化而改變電壓的恒定電流源。LED電源核心元件包括開關控制器、電感器、開關元器件(MOSfet)、反饋電阻、輸入濾波器件、輸出濾波器件等等。根據不同場合要求、還要有輸入過壓保護電路、輸入欠壓保護電路，LED開路保護、過流保護等電路。

2、LED驅動電源的特點

(1)高可靠性

特別像LED路燈的驅動電源，裝在高空，維修不方便，維修的花費也大。

(2) 高效率

LED是節能產品，驅動電源的效率要高。對于電源安裝在燈具內的結散熱非常重要。電源的效率高，它的耗損功率小，在燈具內發熱量就小，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

功率因素是電網對負載的要求。一般70瓦以下的用電器，沒有強制性指標。雖然功率不大的單個用電器功率因素低一點對電網的影響不大，但晚上使用照明量大，同類負載太集中，會對電網產生較嚴重的污染。對于30瓦~40瓦的LED驅動電源，據說不久的將來，也許會對功率因素方面有一定的指標要求。

(4)驅動方式

現在通行的有兩種：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也就是“中科慧寶“改采用的驅動方式，LED串聯或并聯運行。它的優點是成本低一點，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

LED抗浪涌的能力是比較差的，特別是抗反向電壓能力。加強這方面的保護也很重要。有些LED燈裝在戶外，如LED路燈。由于電網負載的啟甩和雷擊的感應，從電網系統會侵入各種浪涌，有些浪涌會導致LED的損壞。因此分析“中科慧寶“的驅動電源在浪涌保護方面應該有一定的欠缺，而至于電源及燈具頻繁更換，LED驅動電源要有抑制浪涌的侵入，保護LED不被損壞的能力。

(6)保護功能

電源除了常規的保護功能外，最好在恒流輸出中增加LED溫度負反饋，防止LED溫度過高;要符合安規和電磁兼容的要求。

3、按驅動方式分類

(1)恒流式

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;

恒流電路不怕負載短路，但嚴禁負載完全開路;

恒流驅動電路驅動LED是較為理想的，但相對而言價格較高;

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

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;

穩壓電路不怕負載開路，但嚴禁負載完全短路;

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;

亮度會受整流而來的電壓變化影響。

4、整體恒流和逐路恒流工作方式優缺點

與整體恒流相較，逐路恒流雖然缺點比較多，成本也比較高。但是它能真正的起到保護LED和延長LED的壽命，所以逐路恒流才是未來的趨勢。

5、LED電源的不足

LED驅動電源目前存在不足的原因：

生產LED照明及相關產品的公司的技術人員對開關電源的了解不夠，做出的電源是可以正常工作，但一些關鍵性的評估及電磁兼容的考慮不夠，還是有一定得隱患;

大部分LED電源生產企業都是從普通的開關電源轉型過來做LED電源，對LED的特點及使用認識還不夠;

目前關于LED的標準幾乎沒有，大部分都是參考開關電源和電子整流器的標準;

現在大部分LED電源沒有統一，所以量大部分都比較小。采購量小，價格就偏高，而且元器件供應商也不太配合;

LED電源的穩定性：寬電壓輸入，高溫和低溫工作，過溫、過壓保護等問題都沒有一一解決;

首先是驅動電路整體壽命，尤其是關鍵器件如：電容在高溫下的壽命直接影響到電源的壽命;

是LED驅動器應挑戰更高的轉換效率，尤其是在驅動大功率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，電源轉換效率的過低，影響了LED節能效果的發揮;

目前在功率較小(1-5W)的應用場合，恒流驅動電源成本所占的比重已經接近1/3，已經接近了光源的成本，一定程度上影響了市場推廣。

LED驅動電源的兩大分類

LED驅動電源是把電源供應轉換為特定的電壓電流以驅動LED發光的電壓轉換器，通常情況下：LED驅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驅動電源的輸出則大多數為可隨LED正向壓降值變化而改變電壓的恒定電流源。

由于各種規格不同的LED電源的性能和轉換效率各不相同，所以選擇合適、高效的LED專用電源，才能真正展露出LED光源高效能的特性。因為低效率的LED電源本身就需要消耗大量電能，所以在給LED供電的過程中就無法凸顯LED的節能特點?？傊?，LED電源在LED工作中的穩定性、節能性、壽命長短，具備重要的作用。

LED的電源有哪些分類呢?

一、LED電源按驅動方式可以分為兩大類：

A.穩壓式：

1、穩壓電路確定各項參數后，輸出的是固定電壓，輸出的電流卻隨著負載的增減而變化

2、穩壓電路雖然不怕負載開路，但是嚴禁負載完全短路

3、整流后的電壓變化會影響LED的亮度

4、要使每串以穩壓電路驅動LED顯示亮度均勻，需要加上合適的電阻才可以

B. 恒流式：

1、恒流驅動電路驅動LED是很理想的，缺點就是價格較高

2、恒流電路雖然不怕負載短路，但是嚴禁負載完全開路

3、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

4、 要限制LED的使用數量，因為它有最大承受電流及電壓值

二、LED電源按電路結構可以分為六類：

1、常規變壓器降壓：

這種電源的優點是體積小，不足之處是重量偏重、電源效率也很低，一般在45%~60%，因為可靠性不高，所以一般很少用。

2、電容降壓：

這種方式的LED電源容易受電網電壓波動的影響，電源效率低，不宜LED在閃動時使用，因為電路通過電容降壓，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。

3、電子變壓器降壓：

這種電源結構不足之處是轉換效率低，電壓范圍窄，一般180~240V，波紋干擾大。

4、電阻降壓：

這種供電方式電源效率很低，而且系統的可靠也較低。因為電路通過電阻降壓，受電網電壓變化的干擾較大，不容易做成穩壓電源，并且降壓電阻本身還要消耗很大部分的能量。

5、RCC降壓式開關電源：

這種方式的LED電源優點是穩壓范圍比較寬、電源效率比較高，一般可在70%~80%，應用較廣。缺點主要是開關頻率不易控制，負載電壓波紋系數較大，異常情況負載適應性差。

6、PWM控制式開關電源：

目前來說，PWM控制方式設計的LED電源是比較理想的，因為這種開關電源的輸出電壓或電流都很穩定。電源轉換效率極高，一般都可以高達80%~90%，并且輸出電壓、電流十分穩定。這種方式的LED電源主要由四部分組成它們分別是：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。而且這種電路都有完善的保護措施，屬于高可靠性電源。

LED驅動電源九大性能特點要求

據電網的用電規則和LED驅動電源的特性要求，在選擇和設計LED驅動電源時要考慮到以下九大性能特點要求：

1.高可靠性 特別像LED路燈的驅動電源，裝在高空，維修不方便，維修的花費也大。

2.高效率 LED是節能產品，驅動電源的效率要高。對于電源安裝在燈具內的結構，尤為重要。因為LED的發光效率隨著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，在燈具內發熱量就小，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 功率因素是電網對負載的要求。一般70瓦以下的用電器，沒有強制性指標。雖然功率不大的單個用電器功率因素低一點對電網的影響不大，但晚上大家點燈，同類負載太集中，會對電網產生較嚴重的污染。對于30瓦~40瓦的LED驅動電源，據說不久的將來，也許會對功率因素方面有一定的指標要求。

4.驅動方式 現在通行的有兩種：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串聯或并聯運行。它的優點是成本低一點，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 LED抗浪涌的能力是比較差的，特別是抗反向電壓能力。加強這方面的保護也很重要。有些LED燈裝在戶外，如LED路燈。由于電網負載的啟甩和雷擊的感應，從電網系統會侵入各種浪涌，有些浪涌會導致LED的損壞。因此LED驅動電源要有抑制浪涌的侵入，保護LED不被損壞的能力。

6.保護功能 電源除了常規的保護功能外，最好在恒流輸出中增加LED溫度負反饋，防止LED溫度過高。

7.防護方面 燈具外安裝型，電源結構要防水、防潮，外殼要耐曬。

8.驅動電源的壽命要與LED的壽命相適配。

9.要符合安規和電磁兼容的要求。

隨著LED的應用日益廣泛，LED驅動電源的性能將越來越適合LED的要求。

確定LED驅動電源質量的七大原則

1、放棄4路以上輸出，發展單路或兩路輸出，放棄大電流和超大電流，發展小電流。

輸出路數越多越復雜，不同出路之間的電流干擾解決起來成本很高，如不解決則故障率較高。另外輸出路數越多則總輸出電流也就越大，而電流是發熱的主要原因，電壓本身不直接導致發熱，簡單來說發熱量與電流的平方成正比，也就是說電流增加到原來的2倍的話，發熱量將增加到原來的4倍，電流增加到原來3倍，發熱量將增加到原來9倍。綜上所述，單路或兩路輸出的LED燈電源故障率會降低很多。

2、智能控制是LED燈具的優勢之一，而電源是智能控制的關鍵。

智能控制在LED路燈和LED隧道燈照明應用上條件最成熟效果最明顯，智能控制能在不同時間段、根據道路車流密度來實現燈具功率的無級控制，既滿足應用要求，又實現巨大的節能效果，可以為公路主管單位節省大量經費。在隧道照明上的應用不但可以節能，還可以按照隧道外的亮度情況自動調節隧道出入口亮度，給司機提供一個視覺過度階段，以保證駕駛安全。

3、放棄大功率、超大功率，選擇較高穩定性的中小功率電源。

因為功率越大，發熱量越大，里面的零部件也越緊湊，不利于散熱，而溫度正是電源發生故障的罪魁禍首。再者，小功率電源相對來說發展的較為成熟，穩定性和成本方面都有優勢。其實很多大功率電源方案都沒有經過時間驗證及實踐證明，都是匆匆上馬的項目，都是實驗性的產品，因此故障層出不窮。相比之下中小功率電源因發展較早，技術方案要成熟的多。

4、散熱和防護是電源故障的主要外部因素。

不僅電源本身會發熱，燈具也會發熱，這兩種熱源如何合理的散發出去是燈具設計工程師必須考慮的問題，一定要防止熱量的過度集中，形成熱島效應，影響電源壽命。采用分離式電源方案是一個好的選擇。

5、維護的可行性。

電源的故障問題不可能完全避免，成都朝月光電提出了維護簡便性原則。只有把電源的更換做的跟常規照明的光源的更換那么簡便時，才能是用戶用的開心，即便是電源壞了，心情也不會太差，而用戶的心情好壞決定著LED燈廠家的命運。

6、防護性能。

防護問題也很重要，水分的滲透可能引起電源的短路，外殼上的沙塵會影響電源的散熱，暴曬則容易引起高溫和電線及其他元器件的老化，從實際使用中的經驗來看，旋轉接線插頭的故障率較高，多數為漏水造成故障。

7、模塊化設計。

模塊化設計已經成為當今的潮流，必須在模塊電源一體化上想辦法，，如果電源能用插拔的方式解決維護問題，一定會受到用戶的歡迎，同時還需建立接口標準化，讓不同廠家的LED燈電源能夠通用。

總結：LED燈電源最好采用分體式設計，同時注重電源的可靠性與壽命，哪怕增加一點成本，只有站在客戶的角度去設計產品，企業才能得到長久的發展。

簡化LED設計的五大原則

芯片發熱

這主要針對內置電源調制器的高壓驅動芯片。假如芯片消耗的電流為2mA，300V的電壓加在芯片上面，芯片的功耗為0.6W，當然會引起芯片的發熱。驅動芯片的最大電流來自于驅動功率MOS管的消耗，簡單的計算公式為I=cvf(考慮充電的電阻效益，實際I=2cvf，其中c為功率MOS管的cgs電容，v為功率管導通時的gate電壓，所以為了降低芯片的功耗，必須想辦法降低c、v和f.如果c、v和f不能改變，那么請想辦法將芯片的功耗分到芯片外的器件，注意不要引入額外的功耗。再簡單一點，就是考慮更好的散熱吧。

功率管發熱

關于這個問題，也見到過有人在論壇發過貼。功率管的功耗分成兩部分，開關損耗和導通損耗。要注意，大多數場合特別是LED市電驅動應用，開關損害要遠大于導通損耗。開關損耗與功率管的cgd和cgs以及芯片的驅動能力和工作頻率有關，所以要解決功率管的發熱可以從以下幾個方面解決：A、不能片面根據導通電阻大小來選擇MOS功率管，因為內阻越小，cgs和cgd電容越大。如1N60的cgs為250pF左右，2N60的cgs為350pF左右，5N60的cgs為1200pF左右，差別太大了，選擇功率管時，夠用就可以了。B、剩下的就是頻率和芯片驅動能力了，這里只談頻率的影響。頻率與導通損耗也成正比，所以功率管發熱時，首先要想想是不是頻率選擇的有點高。想辦法降低頻率吧!不過要注意，當頻率降低時，為了得到相同的負載能力，峰值電流必然要變大或者電感也變大，這都有可能導致電感進入飽和區域。如果電感飽和電流夠大，可以考慮將CCM(連續電流模式)改變成DCM(非連續電流模式)，這樣就需要增加一個負載電容了。

工作頻率降頻

這個也是用戶在調試過程中比較常見的現象，降頻主要由兩個方面導致。輸入電壓和負載電壓的比例小、系統干擾大。對于前者，注意不要將負載電壓設置的太高，雖然負載電壓高，效率會高點。對于后者，可以嘗試以下幾個方面：a、將最小電流設置的再小點;b、布線干凈點，特別是sense這個關鍵路徑;c、將電感選擇的小點或者選用閉合磁路的電感;d、加RC低通濾波吧，這個影響有點不好，C的一致性不好，偏差有點大，不過對于照明來說應該夠了。無論如何降頻沒有好處，只有壞處，所以一定要解決。

電感或者變壓器的選擇

終于談到重點了，我還沒有入門，只能瞎說點飽和的影響了。很多用戶反應，相同的驅動電路，用a生產的電感沒有問題，用b生產的電感電流就變小了。遇到這種情況，要看看電感電流波形。有的工程師沒有注意到這個現象，直接調節sense電阻或者工作頻率達到需要的電流，這樣做可能會嚴重影響LED的使用壽命。所以說，在設計前，合理的計算是必須的，如果理論計算的參數和調試參數差的有點遠，要考慮是否降頻和變壓器是否飽和。變壓器飽和時，L會變小，導致傳輸delay引起的峰值電流增量急劇上升，那么LED的峰值電流也跟著增加。在平均電流不變的前提下，只能看著光衰了。

LED電流大小

大家都知道LEDripple過大的話，LED壽命會受到影響，影響有多大，也沒見過哪個專家說過。以前問過LED廠這個數據，他們說30%以內都可以接受，不過后來沒有經過驗證。建議還是盡量控制小點。如果散熱解決的不好的話，LED一定要降額使用。也希望有專家能給個具體指標，要不然影響LED的推廣。

LED驅動電源常見難題

為了節能省電，LED得到了很大的推行，但LED都需求有個電源驅動，其好壞會直接影響LED的壽數，因而如何做好一個LED驅動電源是LED電源描繪者的重中之重。本文分析了一些LED驅動電源的難題，期望能夠對工程師供給一點協助。

1、驅動電路直接影響LED壽命

咱們所說的LED驅動包括數碼驅動和類推驅動兩類，數碼驅動指數字電路驅動，包括數字調光操控，RGB全彩變幻等。類推驅動指類推電路驅動，包括AC恒流開關電源，DC恒流操控電路。驅動電路由電子元件組成，包括半導體元件，電阻，電容，電感等，這些元件都有運用壽數，任何一個器材失效都會致使整個電路的失效或許有些功用失效。 LED的運用壽數是5-10萬小時，按5萬小時算，接連點亮，有近6年的壽數。開關電源的壽數是很難到達6年的，市面上出售的開關電源質保期通常是2-3年，到達6年質保的電源是軍品級別的，價錢是通常電源的4-6倍，通常的燈具廠是很難承受的。所以LED燈具的毛病多為驅動電路毛病。

2、散熱難題

LED為冷光源，作業結溫不能超過限值，描繪時還要留必定余量。整個燈具的描繪要思考外形漂亮，裝置便利，配光，散熱等許多方面難題，要在許多要素中尋求平衡點，這樣全體的燈具才是最棒的.LED燈具的開展時刻不長，能夠學習的經歷不多，許多描繪都是不斷完善的。有些LED燈具廠家所用電源為外協或許外購，燈具描繪師對電源知道不多，給LED的散熱空間較大，給電源的散熱空間較小。通常是描繪好燈具后再找適宜的電源來配套，這樣就給電源的配套帶來必定的難度。常常碰到因燈具內部空間較小或許內部溫度較高，并且本錢操控較低，無法配到適宜電源。有些LED燈具廠有電源研制才干，在開端描繪燈具前期進行評價，電源的描繪同步進行，就能處理以上難題。在描繪中要歸納思考LED的散熱和電源的散熱，全體操控燈具的溫升，這樣才干描繪出較好的燈具。

3、電源描繪中的難題

a，功率描繪。盡管LED光效高，可是還有80-85%的熱能損耗，致使燈具內部有20-30度的溫升，若是室溫25度狀況，燈具內部就有45-55度，電源長時刻在高溫環境下作業，要確保壽命就必須加大功率余量，通常留到1.5-2倍的余量。

b，元件選型。燈具內部溫度45-55度狀況下，電源內部溫升還有20度左右，則元件鄰近的溫度要到達65-75度。有些元件在高溫狀況參數會飄移，還有些壽命會縮短，所以器材要挑選能在較高溫度長時刻運用的，特別注意電解電容和導線。

C，電功能描繪。開關電源對準LED的參數描繪，主要是恒流參數，電流的巨細決議LED的亮度，若是批量電流差錯較大，則整批燈的亮度不均勻。并且溫度的改變也能致使電源輸出電流偏移。通常是批量差錯操控在+/-5%以內，才干確保燈的亮度共同.LED的正向壓降有誤差，電源描繪的恒流電壓規模要包括LED的電壓規模。多個LED串連運用時分，最小壓降乘以串連數量為下限電壓，最大壓降乘以串連數量為上限電壓，電源的恒流電壓規模要比這個規模稍寬些，通常上下限各留1-2V余量。

d，PCB布板描繪.LED燈具留給電源的尺度較小(除非是電源外置的)，所以在PCB描繪上需求較高，要思考的要素也多。安全間隔要留夠，需求輸入和輸出阻隔的電源，一次側電路和二次側電路需求耐壓1500-2000VAC，在PCB上至少要留夠3MM的間隔。若是是金屬外殼的燈具，則整個電源的布板還要思考高壓有些和外殼的安全間隔。若是沒有空間確保安全間隔狀況下就要運用其他辦法確保絕緣，比如在PCB上打孔，加絕緣紙，灌封絕緣膠等。別的布板還要思考熱量均衡，發熱元件要均勻分布，不能會集放置，防止部分溫度升高。電解電容遠離熱源，減緩老化，延伸運用壽數。

e，認證難題。目前國內還沒有對準LED燈具的規范，國家相關部分正在研討制定，國內出售的燈具認證是參照照明燈具的規范，外銷的是做CE或UL等認證，還有些參照國外的LED燈具規范來做。所以對準這種狀況，開關電源的描繪要一起滿意以上的這些規范是比擬艱難的，咱們只能對準不一樣的需求滿意不一樣的認證。

4、運用參數。

外購電源在挑選上主要看恒流和恒流的電壓規模。恒流值挑選為LED的規范電流偏下。電壓規模的挑選要適中，盡量不要挑選較大規模，防止功率的糟蹋。

LED驅動電源電路的3種保護方法

1.保護LED電路中采用保險絲(管)

由于保險絲是一次性的，且反應速度慢，效果差、使用麻煩，所以保險絲不適宜用于LED燈成品中，因為LED燈現在主要是在城市的光彩工程和亮化工程。它要求LED保護電路要很苛刻：在超出正常使用電流時能立即啟動保護，讓LED的供電通路就被斷開，使LED和電源都能得到保護，在整個燈正常后又能夠自動恢復供電，不影響LED工作。電路不能太復雜體積不能太大，成本還要低。所以采用保險絲的方式實現起來很困難。

2.使用瞬態電壓抑制二極體(簡稱TVS)

瞬態電壓抑制二極體是一種二極體形式的高效能保護器件。當它的兩極受到反向瞬態高能量沖擊時，能以10的負12次方秒極短時間的速度，使自己兩極間的高阻立即降低為低阻，吸收高達數千瓦的浪涌功率，把兩極間的電壓鉗位元在一個預定的電壓值，有效的保護了電子線路中的精密元器件。瞬態電壓抑制二極體具有回應時間快、瞬態功率大、漏電流低、擊穿電壓偏差一致性好、鉗位元電壓較易控制、無損壞極限、體積小等優點。

但是在實際使用中發現要尋找滿足要求電壓值的TVS器件很不容易。 LED光珠的損壞主要是因為電流過大使芯片內部過熱造成的。 TVS只能探測過電壓不能探測過電流。要選擇合適的電壓保護點很難掌握，這種器件就無法生產也就很難在實際中使用。

3.選擇自恢復保險絲

自恢復保險絲又稱為高分子聚合物正溫度熱敏電阻PTC，是由聚合物與導電粒子等構成。在經過特殊加工后，導電粒子在聚合物中構成鏈狀導電通路。當正常工作電流通過(或元件處于正常環境溫度)時，PTC自恢復保險絲呈低阻狀態;當電路中有異常過電流通過(或環境溫度升高)時，大電流(或環境溫度升高)所產生的熱量使聚合物迅速膨脹，也就切斷了導電粒子所構成的導電通路，PTC自恢復保險絲呈高阻狀態;當電路中過電流(超溫狀態)消失后，聚合物冷卻LED驅動電源，體積恢復正常，其中導電粒子又重新構成導電通路，PTC自恢復保險絲又呈初始的低阻狀態。在正常工作狀態自恢復保險管的發熱很小，在異常工作狀態它的發熱很高阻值就很大，也就限制了通過它的電流，從而起到了保護作用。在具體的電路中，可以選擇：

①分路保護。一般LED燈是分成很多串接支路。我們可以在每個支路的前面加一支PTC元件分別進行保護。這種方式的好處是精確性高，保護的可靠性好。

②總體保護。在所有光珠的前面加接一支PTC元件，對整燈進行保護。這種方式的好處是簡單，不占體積。對于民用產品來說，這種保護在實際使用中的結果還是令人滿意的。