三种常用的LED驱动电源详解

一、什么是LED驱动电源

LED驱动电源就是把电源供应转换为特定的电压电流以驱动LED发光的电源转换器，通常情况下：LED驱动电源的输入包括高压工频交流（即市电）、低压直流、高压直流、低压高频交流（如电子变压器的输出）等。

而LED驱动电源的输出则大多数为可随LED正向压降值变化而改变电压的恒定电流源。

LED驱动电源的特点

1．高可靠性特别像LED路灯的驱动电源，装在高空，有防水铝壳驱动电源，质量好的话不容易坏，减少维修次数。

2．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。

3．高功率因数功率因数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，据说不久的将来，也许会对功率因数方面有一定的指标要求。

4．驱动方式现在通行的有两种：其一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。另一种是直接恒流供电，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。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。

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。

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．防护方面灯具外安装型，电源结构要防水、防潮，外壳要耐晒。

8．驱动电源的寿命要与LED的寿命相适配。

9．要符合安规和电磁兼容的要求。

LED驱动电源的不足

LED驱动电源目前存在不足的原因：

1） 生产LED照明及相关的技术人员对开关电源的了解不够，做出的电源是可以正常工作，但一些关键性的评估及电磁兼容的考虑不够，还是有一定得隐患；

2） 大部分LED电源生产都是从普通的开关电源转型过来做LED电源，对LED的特点及使用认识还不够；

3） 关于LED的标准几乎没有，大部分都是参考开关电源和电子整流器的标准；

4） 现在大部分LED电源没有统一，所以量大部分都比较小。采购量小，价格就偏高，而且元器件供应商也不太配合；

5） LED电源的稳定性：宽电压输入，高温和低温工作，过温、过压保护等问题都没有一一解决。

LED驱动电源的发展方向

1、提高驱动电源的寿命

LED很重要的优点之一是使用寿命长，约为3万~10万小时。传统的LED驱动电源中含有电解电容，而电解电容的寿命比较短，约为5，000小时，这是制约LED驱动电源寿命的主要原因，因此在LED驱动电源中应尽可能不采用电解电容。

2、提高驱动电源的输入功率因数，减小总谐波失真美国能源部发布的“能源之星”（ENERGYSTAR）固态照明文件中规定：任何功率等级都需要强制进行功率因数校正。这一标准适用于一系列的产品，如台灯、柜橱照明灯等等。其中，家庭住宅照明的LED驱动电源的功率因数必须大于0.7，商业照明中必须大于0.9。IEC61000-3-2谐波含量标准规定在大于25W功率等级的照明中应满足总谐波失真（Total Harmonic DistorTIon，THD）小于35%，功率因数不小于0.7。这些标准的出台，对于LED照明的驱动电源的设计提出了更高的要求。

3、减小驱动电源的体积

LED本身比较小巧，这对于便携式产品非常有利。LED的驱动电源也应该尽量小巧，使其能够顺利装入LED灯座。在设计过程中，应尽量减小驱动电源的体积。 ［5］

4、提高驱动电源的可靠性

在LED工作过程中，温度变高、器件老化等非人为因素会对LED本体造成致命的损坏。因此在LED驱动电源中应该加入过压保护、过流保护等保护电路，对意外事故进行应急处理，保证LED本体的安全工作。

三种常用的LED驱动电源详解

1、开关恒流源

采用变压器将高压变为低压，并进行整流滤波，以便输出稳定的低压直流电。开关恒流源又分隔离式电源和非隔离式电源，隔离是指输出高低电压隔离，安全性非常高，所以对外壳绝缘性要求不高。非隔离安全性稍差，但成本也相对低，传统节能灯就是采用非隔离电源，采用绝缘塑料外壳防护。开关电源的安全性相对较高（一般是输出低压），性能稳定，缺点是电路复杂、价格较高。开关电源技术成熟，性能稳定，是目前LED照明的主流电源。

　　图1：开关恒流隔离式日光灯管电源

　　图2：开关恒流隔离电源原理图

　　图3：开关恒流源电源

　　图4：开关恒流非隔离电源原理图

2、线性IC电源

采用一个IC或多个IC来分配电压，电子元器件种类少，功率因数、电源效率非常高，不需要电解电容，寿命长，成本低。缺点是输出高压非隔离，有频闪，要求外壳做好防触电隔离保护。市面上宣称无（去）电解电容，超长寿命的，均是采用线性IC电源。IC驱电源具有高可靠性，高效率低成本优势，是未来理想的LED驱动电源。

　　图5：线性IC电源

　　图6：线性IC电源原理图

3、阻容降压电源

采用一个电容通过其充放电来提供驱动电流，电路简单，成本低，但性能差，稳定性差，在电网电压波动时及容易烧坏LED，同时输出高压非隔离，要求绝缘防护外壳。功率因数低，寿命短，一般只适于经济型小功率产品（5W以内）。功率高的产品，输出电流大，电容不能提供大电流，否则容易烧坏，另外国家对高功率灯具的功率因数有要求，即7W以上的功率因数要求大于0.7，但是阻容降压电源远远达不到（一般在0.2-0.3之间），所以高功率产品不宜采用阻容降压电源。市场上，要求不高的低端型的产品，几乎全部是采用阻容降压电源，另外，一些高功率的便宜的低端产品，也是采用阻容降压电源。

　　图7：阻容降压电源

　　图8：阻容降压电源原理图

几种电源成本性能比较

以3W小球泡和16W日光灯管为例，各种电源成本比较：

可见，不同类别的电源，其成本差异是非常大的，其中过认证的开关隔离源最贵，阻容降压电源最便宜。

各类电源性能之比较：

在中高端市场，开关恒流非隔离电源仍是市场的主流电源，厂家一般会在结构设计上进行防高压隔离。而在低端市场，大部份厂家是采用阻容降压电源，也有部分厂家采用线性IC电源（要求厂家有一定的设计能力）。

采用不同的电源，产品的性能及价格是不一样的，我们应该根据不同的市场选用不同的产品。