导读:随着LED的应用日益广泛,LED驱动电源的性能将越来越适合LED的要求。而LED驱动器目前存在的最大问题还是可靠性。那么如何提高LED驱动器可靠性呢?下面我们先来从LED的基本概念、特性和不足来逐步分析,以便找出合理可行的方法。
LED驱动器(LED Driver),是指驱动LED发光或LED模块组件正常工作的电源调整电子器件。由于LED PN结的导通特性决定,它能适应的电源的电压和电流变动范围十分狭窄,稍许偏离就可能无法点亮LED或者发光效率严重降低,或者缩短使用寿命甚至烧毁芯片。现行的工频电源和常见的电池电源均不适合直接供给LED,LED驱动器就是这种可以驱使LED在最佳电压或电流状态下工作的电子组件。

在选择和设计LED驱动电源时要考虑到以下几点:
1.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。
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,LED驱动电源在灯具内的结构,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,据说不久的将来,也许会对功率因素方面有一定的指标要求。
4.驱动方式 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驱动电源存在不足的原因:
(1) 生产LED照明及相关产品的公司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电源生产企业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) 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; 首先是驱动电路整体寿命,尤其是关键器件如:电容在高温下的寿命直接影响到电源的寿命; 其次是LED驱动器应挑战更高的转换效率,尤其是在驱动大功率LED时更是如此,因为所有未作为光输出的功率都作为热量耗散,电源转换效率的过低,影响了LED节能效果的发挥;在功率较小(1-5W)的应用场合,恒流驱动电源成本所占的比重已经接近1/3,已经接近了光源的成本,一定程度上影响了市场推广。
提高LED驱动器可靠性的方法有:
LED虽然发光效率很高,但热损失有输入电能的68%以上,芯片的温度就会升高,自身发热比较严重,导致LED光衰加速,寿命缩短。
LED的结温在65度时寿命有50000-100000小时(亮度降至70%),而结温到75度时,寿命低于50000小时;95度就只有20000小时,105度时寿命只有10000多小时。
设计好的散热器就可以降低LED的温升,但提高了LED灯具的成本。如果选用效率高的LED,虽然也会提高灯具成本,但可以降低灯具的设计功率(同样亮度),同样降低了LED的温升,提高LED的寿命。
1、首先LED驱动器功能必须是适合(也就是专门针对LED设计的,严格遵守LED的固有特性)LED驱动,不是仅仅提供功率(能源)而已,在任何情况(环境)下都能保证LED正常工作(目前没发现更优秀的)。
2、LED驱动器的工作环境必须是安全的工作环境,温度、灰尘、潮湿、有害气体等等。
3、LED驱动器自身防护问题,过温、过压、漏电等等安全措施。
4、器件极限指标必须高于使用环境要求(注意可能产生恶性参数),器件寿命科学计算和合理的热学模拟仿真。
以上只是比较简单实用的方法,最主要的是去研究LED的特性,再好的LED驱动器,如果不严格遵循LED的特性就去谈系统的可靠性是没有意义的,这是LED驱动器目前存在的最大问题,LED驱动器可靠性再高,LED灯具设计没有配合好,同样造成整个系统的不可靠。只有遵循LED的特性,按照科学的方法去 提高LED驱动器可靠性才能够达到事半功倍的效果。