LED驅動與有關技術要求

摘要：LED驅動電路質量對LED的正常工作和工作壽命有很重要的影響。LED驅動電路的主要功能是將輸入供電電源轉換為適合LED驅動的供電輸出，為LED負載供電，按照LED的工作電壓和電流要求完成與LED負載的電壓和電流匹配。本文網絡版地址：http：//www.eepw.com.cn/ article/145625.htm

關鍵詞：LED；驅動電路；匹配；恒流驅動；恒壓驅動

DOI： 10.3969/j.issn.1005-5517.2013.6.004

LED驅動電路的主要功能

LED驅動電路應確保LED的恒流工作特性，尤其在電源供電電壓發生變化時，仍能保持LED工作電流的穩定。實現：

1.確保LED負載工作電流穩定；

2.避免LED驅動電流超出最大額定值，影響LED負載的工作可靠性；

3.獲得要求的流明輸出，并保證各LED發光亮度和發光色度的一致性。

同時，LED驅動電路應保持較低的功耗，這樣才能使LED照明系統的工作效率保持在較高水平。

尤其在調光方面，LED 不僅可實現0～100%的調光，而且還可以保證在整個調光過程中有較高的發光效率，并不損害LED 的工作壽命，而氣體放電燈則很難做到這一點。

LED燈具中有關部件損壞比例如圖1所示，其中，LEDs的損壞率為10%，控制電路為7%，LED燈具的安裝為31%，LED驅動器為52%。可見在LED燈具中LEDs的損壞率并不高，LED驅動電路失效率相對較高為52%，LED燈具失效90%并非來自LED（數據來源：Appalachian Lighting Systems）。該數據的統計條件是在5400件LED燈具中失效燈具為29具（失效率為：0.54%）的實驗條件下進行的。

LED驅動電路的技術要求

對LED 驅動電路主要技術指標有：最大輸出功率，允許工作溫度范圍，瞬態開/關工作特性，功率因數不低于0.9，輸入和輸出電壓變化范圍，允許的最大輸入電壓和電流，驅動電源的總諧波失真（THD）等。

對更高級的LED驅動器應具有可以監測和報告LED照明系統所有工作狀態參數和智能控制功能，例如可以實現對LED的VF值無需分級、對由于LED驅動器和LED燈具之間的線路電壓降進行自動檢測和補償、光學反饋、自動進行白光LED的相關色溫（CCT）控制、多色LED相關色溫（CCT）控制等控制功能。

影響LED照明產品工作可靠性的主要因素

在LED驅動電路的使用過程中應注意LED驅動電路的應用場合，例如注意LED驅動電路的用途、安裝方式、環境噪聲干擾、正確使用LED驅動電路和有關技術支持會對提高LED驅動電源工作可靠性有幫助。

在使用LED驅動電路時還需注意LED驅動電路的輸入電壓適應范圍、輸出電壓和輸出電流變化范圍，合理對LED及其驅動電路進行熱管理，LED驅動電路應選用合適型號的電解電容器。

對LED驅動電路的機械部件注意安裝機械應力、抗震動性和防潮濕、防水等問題。注意有關光學部件和LED部件的光輸出、發光顏色、發光角等技術參數對使用環境的影響，注意LED驅動電路的抗UV/抗化學腐蝕性和正確使用LED驅動電路等問題。

目前LED驅動電路存在的一些主要問題如下：

1.質量一般的LED驅動電路不采用閉環反饋控制技術；

LED驅動電路常見干擾

LED驅動電路常見的干擾有電壓下陷、電壓上突、欠電壓、過電壓、振蕩波的瞬態干擾、照明設備的瞬態干擾、輸入浪涌電流或浪涌電壓干擾、共模噪聲、差模噪聲、電壓不平衡、電壓失真等，這些干擾均會對LED照明驅動電路的正常工作造成影響，嚴重時有可能損壞LED照明驅動電路，所以在設計LED驅動電路時需考慮驅動電路的抗干擾工作性能，確保驅動電路可靠工作。

LED恒壓和恒流驅動電源工作原理

LED線性恒流（CC）驅動電源具有電路簡單、使用元器件數量少和EMI小的特點。

LED采用串聯工作方式可以確保通過每只LED的工作電流一致，而 LED恒壓（CV）驅動LED并聯使用時則不能確保通過每只LED的工作電流一致。

線性LED驅動電路的功耗可以用公式（VIN–n×VF）×IF表示，公式中n表示LED負載串中的LED數，在LED負載電流等于或大于350mA的應用場合，線性LED驅動電路中的功率管需用散熱片，加大了LED驅動電路的成本和體積。

（1）LED恒壓驅動電源工作原理

LED負載恒壓驅動電源工作原理圖如圖2所示，通過調節輸出取樣電阻RFB1和RFB2的取值，可以調節輸出電壓數值。由于LED的發光色溫、輸出流明數和LED的正向工作電流有關，為穩定LED光輸出，實用中不宜采用恒壓LED驅動工作方式。

（2）LED恒流驅動電源工作原理

LED恒流驅動電源工作原理圖如圖3所示，穩定的LED負載工作電流對穩定LED的發光色溫和輸出流明數有利。所以，實用中LED負載采用恒流驅動較為有利。在圖3中，調節電流取樣電阻RFB的參數就可以實現LED負載驅動工作電流的調節。

實用中，如果LED負載驅動電源輸入直流電壓低于LED負載串的工作電壓，可以采用輸出升壓（Boost）電路來為LED負載供電。電感型輸出升壓（Boost）變換器很適用于輸出電流大于350mA的恒流LED驅動應用場合，這時輸出電壓隨LED負載串的電流變化而變化。

如果LED負載驅動電源的直流輸入供電電壓變化范圍在LED負載串工作電壓的變化范圍內上下浮動變化，這時可以采用Buck-boost，SEPIC，C’uk或反激變換（Flyback）電路來驅動LED負載。

常用LED驅動電路拓撲與特點如表1所示，公式中D表示開關變換脈沖占空比。