讲述LED驱动电源设计的考虑要素及通用要求

　　根据LED驱动电源的特性要求和中国电网的现用的规则以及出口国家的要求，我们在设计LED驱动电源的时候应该要注意以下几点要素：

　　1.驱动方式。现在LED驱动电源驱动方式主要通行的有两种：其一是直接恒流供电，LED串联或并联运行。它的优点是成本低一点，但灵活性差，还要解决某个LED故障，不影响其他LED运行的问题。另一种是一个恒压源供多个恒流源，每个恒流源单独给每路LED供电。这种方式，组合灵活，一路LED故障，不影响其他LED的工作，但成本会略高一点。这两种形式，在一段时间内并存。多路恒流输出供电方式，在成本和性能方面会较好。也许是以后的主流方向。

　　2.高可靠性。特别像LED路灯的驱动电源，装在高空，维修不方便，维修的花费也大。所以必须保证高可靠性，像LED路灯驱动电源，对防水功能要求高，所以LED防水电源的防水功能必须要达到标准。

　　图1：LED驱动电源设计的考虑要素

　　3.高效率。LED是节能产品，驱动电源的效率要高。对于电源安装在灯具内的结构，尤为重要。因为LED的发光效率随着LED温度的升高而下降，所以LED的散热非常重要。电源的效率高，它的耗损功率小，在灯具内发热量就小，也就降低了灯具的温升。对延缓LED的光衰有利。同时也符合LED节能环保的要求。LED照明节能环保是一个重要的特点和长处，所以作为LED照明心脏的LED驱动，节能环保是一个不容忽视的重要因素。

　　4.高功率因素。功率因素是电网对负载的要求。一般70瓦以下的用电器，没有强制性指标。虽然功率不大的单个用电器功率因素低一点对电网的影响不大，但晚上大家点灯，同类负载太集中，会对电网产生较严重的污染。对于30瓦~40瓦的LED驱动电源，将来对功率因素方面有一定的指标要求。提高70瓦以下LED驱动电源的功率因素，也是LED驱动生产厂家一次好的机遇。

　　5.浪涌保护。LED抗浪涌的能力是比较差的，特别是抗反向电压能力。加强这方面的保护也很重要。有些LED灯装在户外，如LED路灯。由于电网负载的启甩和雷击的感应，从电网系统会侵入各种浪涌，有些浪涌会导致LED的损坏。因此LED驱动电源要有抑制浪涌的侵入，保护LED不被损坏的能力。这个也是户外LED照明一个重要指标，未来的重要性不言而喻了。

　　6. 保护功能。电源除了常规的保护功能外，最好在恒流输出中增加LED温度负反馈，防止LED温度过高。

　　7. 要符合安规和电磁兼容的要求。安规自有中国的一套标准，但做安规，LED驱动电源主要是参照国外标准，因为出口比较多，所以对电磁兼容也是有要求的，达到欧盟认证标准，一般是对LED驱动生产商的要求。

　　8.驱动电源的寿命要与LED的寿命相适配。

　　LED驱动器通用要求

　　驱动LED面临着不少挑战，如正向电压会随着温度、电流的变化而变化，而不同个体、不同批次、不同供应商的LED正向电压也会有差异;另外，LED的“色点”也会随着电流及温度的变化而漂移。

　　另外，应用中通常会使用多颗LED，这就涉及到多颗LED的排列方式问题。各种排列方式中，首选驱动串联的单串LED，因为这种方式不论正向电压如何变化、输出电压(Vout)如何“漂移”，均提供极佳的电流匹配性能。当然，用户也可以采用并联、串联-并联组合及交叉连接等其它排列方式，用于需要“相互匹配的”LED正向电压的应用，并获得其它优势。如在交叉连接中，如果其中某个LED因故障开路，电路中仅有1个LED的驱动电流会加倍，从而尽量减少对整个电路的影响。

　　图2：常见的LED排列方式

　　LED的排列方式及LED光源的规范决定着基本的驱动器要求。LED驱动器的主要功能就是在一定的工作条件范围下限制流过LED的电流，而无论输入及输出电压如何变化。LED驱动器基本的工作电路示意图如图2所示，其中所谓的“隔离”表示交流线路电压与LED(即输入与输出)之间没有物理上的电气连接，最常用的是采用变压器来电气隔离，而“非隔离”则没有采用高频变压器来电气隔离。

　　图3：LED驱动器的基本工作电路示意图

　　值得一提的是，在LED照明设计中，AC-DC电源转换与恒流驱动这两部分电路可以采用不同配置：1)整体式(integral)配置，即两者融合在一起，均位于照明灯具内，这种配置的优势包括优化能效及简化安装等;2)分布式(distributed)配置，即两者单独存在，这种配置简化安全考虑，并增加灵活性。

　　LED驱动器根据不同的应用要求，可以采用恒定电压(CV)输出工作，即输出为一定电流范围下钳位的电压;也可以采用恒定电流(CC)输出工作，输出的设计能严格限定电流;也可能会采用恒流恒压(CCCV)输出工作，即提供恒定输出功率，故作为负载的LED的正向电压确定其电流。

　　总的来看，LED照明设计需要考虑以下几方面的因素：

　　. 输出功率：涉及LED正向电压范围、电流及LED排列方式等

　　. 电源：AC-DC电源、DC-DC电源、直接采用AC电源驱动

　　. 功能要求：调光要求、调光方式(模拟、数字或多级)、照明控制

　　. 其他要求：能效、功率因数、尺寸、成本、故障处理(保护特性)、要遵从的标准及可靠性等

　　. 更多考虑因素：机械连接、安装、维修/替换、寿命周期、物流等