一種兼有定時變功率節能的鎮流式LED驅動電源

李順華，俞安琪，沈國雄，黃 益，黃永濤

(1.武漢市華蘭科技有限公司,湖北 武漢 430080; 2.國家電光源質量監督檢驗中心(上海),上海 201114;3.寧波艾克斯體電器有限公司,浙江 寧波 315175; 4.寧波市燈具檢測中心，寧波遠東照明有限公司(實驗室),浙江 慈溪 315331; 5.湖南貝特萊爾光電科技有限公司,湖南 常德 410000)

一種兼有定時變功率節能的鎮流式LED驅動電源

李順華1，俞安琪2，沈國雄3，黃 益4，黃永濤5

(1.武漢市華蘭科技有限公司,湖北 武漢 430080; 2.國家電光源質量監督檢驗中心(上海),上海 201114;3.寧波艾克斯體電器有限公司,浙江 寧波 315175; 4.寧波市燈具檢測中心，寧波遠東照明有限公司(實驗室),浙江 慈溪 315331; 5.湖南貝特萊爾光電科技有限公司,湖南 常德 410000)

為了滿足LED燈的綜合特性和提高驅動電源的效率，提出了高效、低成本、高可靠的鎮流式LED燈的驅動方案。本文對包括定時變功率節能在內的該技術方案的每個功能電路和電路的可靠性進行了分析，還對LED鎮流式驅動電源產品進行了實驗和測試。實驗結果顯示，具有鎮流性質的限流裝置能滿足LED燈的負溫度特性的特殊的要求。測試結果顯示，鎮流式驅動電路的諧波的含量符合GB 17625.1的規定，電源效率遠高于CQC 3146—2014的節能評價值，以及GB/T 24825—2009中規定的能效等級。電源端子的騷擾電壓值和輻射電磁騷擾值遠低于GB17743中規定的限值。

LED鎮流式驅動；換流；降功率啟動；定時變功率；短路保護；開路保護

引言

目前，廣泛使用的大功率LED燈的驅動電路均為開關恒流驅動電路，而開關恒流驅動電路是將電流多次轉換后獲得的恒定電流，在轉換的過程中能量的損失很大，換言之開關恒流驅動電路的效率很難提高[1]。根據我國現有技術的LED模塊用交流電子控制裝置生產和使用的現狀，中國質量認證中心制定了LED 模塊用交流電子控制裝置節能認證技術規范[2]。規范中的表1規定了 LED 模塊用控制裝置的效率，表中的不同類型和規格的節能評價值規定為84.5%～92%。 由于鎮流式LED模塊的驅動電路是將電網的工頻電流通過限流、換流后直接驅動LED模塊。所以大大提高了鎮流式LED模塊的驅動電路的工作效率。檢測數據顯示，其工作效率大于95%。

由于驅動電路的抗浪涌能力直接影響產品的可靠性，而具有鎮流性質的限流裝置本身就具備抗瞬變電壓的能力，這種電路結構不僅使浪涌瞬變電壓不會損壞鎮流式驅動電源，LED模塊也同樣在浪涌瞬變電壓下不受影響。

因此，研究符合LED特性的驅動電源、研究更高效率、更低成本、更高可靠性的驅動電源，對LED模塊的應用具有重要意義。

1 LED鎮流式驅動電源的電路組成

圖1是LED鎮流式驅動電源的方框圖。由圖1可知，LED鎮流式驅動電源由鎮流電路、電壓識別電路、信號輸出電路、穩流輸出電路、換流電路、降功率啟動電路、功率變換電路以及保護電路構成。圖中電網的工頻電流通過限流、換流后直接驅動LED模塊，這種工作模式大大提高了鎮流式LED模塊的驅動電路的工作效率。電壓識別電路、信號輸出電路、穩流輸出電路是為滿足GB/T 24825—2009《LED模塊用直流或交流電子控制裝置性能要求》[3]中穩定輸出電流的控制裝置的技術要求而設置的。根據穩流電路的工作特點，設置了降功率啟動電路，定時功率節能電路。在LED模塊電路中設置了LED模塊的開路保護和短路保護電路。

圖1 鎮流式LED驅動電源框圖Fig.1 Ballast LED driver power supply block diagram

2 LED鎮流式驅動電源電路

2.1 鎮流電路

圖2為鎮流式LED驅動電源電路的原理圖。圖中，L1為鎮流電路中的電感鎮流元件。本文所述的鎮流式LED驅動電源是在氣體放電燈鎮流電路的基礎上經技術創新而產生的。而不論是鎮流式LED模塊的驅動電源還是氣體放電燈鎮流器，其鎮流器的固有特性不會改變即當負載電壓下降時，其鎮流電流因負載電壓的降低而增加，當負載電壓上升時，其鎮流電流因負載電壓的上升而減小。由于LED模塊的伏安特性的溫度特性不同于一般的二極管，其變化特性要比一般的二極管大一倍即-4mV/°C。這說明LED模塊的電壓不僅受電流的控制，還受溫度的控制。LED模塊的伏安特性的溫度特性表明，即便電流完全不變，電壓在溫度改變的情況下也會改變。這里溫度改變包括二個部分，一個是環境溫度的變化，包括地域不同、季節不同。二是在工作時的結溫的變化，散熱器的好壞直接影響結溫。這二部分溫度的改變都會改變LED模塊的電壓。顯然，現有的恒流驅動技術不能滿足LED模塊的這種特殊的要求。而鎮流性質的限流裝置具有當負載電壓(模塊電壓)變化時會自動改變線路電流。即當模塊電壓受溫度影響下降時增加線路電流，使模塊功率不降低。當模塊電壓受溫度影響上升時減小線路電流，使模塊功率不上升。顯然，鎮流性質的限流裝置能滿足LED模塊的負溫度特性的特殊的要求。

圖2 鎮流式LED驅動電源電路原理圖Fig.2 Ballast LED driver power supply circuit diagram

2.2 穩流電路

在圖2的鎮流式LED驅動電路圖中，穩流電路由接在橋式整流電路輸入端的電子開關QA1—QA3和電容C13—C33構成。實踐表明，在圖2的鎮流式LED驅動電路的橋式整流電路的輸入端接電容 CM可以使電感鎮流式LED模塊的驅動電路的電流增加。根據這一特點，用開關來控制電容C13—C33的接通與斷開，就能實現在輸入電壓變化時穩定電感鎮流式LED模塊的電流。在圖2的鎮流式LED驅動電路圖中，驅動電子開關QA1—QA3的電路由集成電路IC1—IC3以及外圍電路構成的斯密特觸發器來驅動執行元件三極管Q1—Q3和光電耦合器U1—U3，來實現對電子開關的控制。

控制QA1工作的元件是IC1、Q1、U1以及IC1的外圍元件。IC1為7555集成電路構成的斯密特觸發器，圖中由二極管D9、電阻R11、R12、R13、R14、電容C12和IC1的2、6腳構成了電壓識別電路，電阻R11、R12決定閥值電壓，電阻R13、R14決定觸發電壓，C12是D9半波整流的濾波電容。Q1、U1構成驅動電子開關QA1的驅動電路，當IC1的3腳為高電平時，Q1導通U1工作，QA1導通，鎮流式LED驅動電路的電流增加。當IC1的3腳為低電平時，Q1截止U1停止工作，QA1截止，鎮流式LED驅動電路的電流減小。實現對電感鎮流式LED模塊的驅動電路電流的控制。

控制QA2工作的元件是IC2、Q2、U2以及IC2的外圍元件。IC2為7555集成電路構成的斯密特觸發器，圖中由二極管D9、電阻R21、R22、R23、R24、電容C22和IC2的2、6腳構成了電壓識別電路，電阻R21、R22決定閥值電壓，電阻R23、R24決定觸發電壓，C22是D9半波整流的濾波電容。Q2、U2構成驅動電子開關QA2的驅動電路，當IC2的3腳為高電平時，Q2導通U2工作，QA2導通，鎮流式LED驅動電路的電流增加。當IC2的3腳為低電平時，Q2截止U2停止工作，QA2截止，鎮流式LED驅動電路的電流減小。實現對電感鎮流式LED模塊的驅動電路電流的控制。

控制QA3工作的元件是IC3、Q3、U3以及IC3的外圍元件。IC3為7555集成電路構成的斯密特觸發器，圖中二極管D9、電阻R31、R32、R33、R34、電容C32、IC3的2、6腳構成電壓識別電路，電阻R31、R32決定閥值電壓，電阻R33、R34決定觸發電壓，C32是D9半波整流的濾波電容。Q3、U3構成驅動電子開關QA3的驅動電路，當IC3的3腳為高電平時，Q3導通U3工作，QA3導通，鎮流式LED驅動電路的電流增加。當IC3的3腳為低電平時，Q3截止U3停止工作，QA3截止，鎮流式LED驅動電路的電流減小。實現對電感鎮流式LED模塊的驅動電路電流的控制。

設置電容C13—C33和開關QA1—QA3電路的目的是為了滿足GB/T 24825—2009《LED模塊用直流或交流電子控制裝置性能要求》(IEC 62384：2006)[3]中第七章7.2節具有穩定輸出電流的控制裝置的要求。

2.3 關于標準及規范

2.3.1 關于GB/T 24825—2009[3]

為了證明本文提出的LED鎮流式驅動電源能符合GB/T 24825—2009《LED模塊用直流或交流電子控制裝置性能要求》(IEC 62384：2006)[3]中第七章7.2節具有穩定輸出電流的控制裝置的要求。對于一個全新的技術，筆者認為有必要結合圖2用實例作為論據，對具有穩定輸出電流的控制裝置的LED鎮流式驅動電源進行論述。下面就以用電感鎮流的120W(標稱值)，電流為700 mA(標稱值)的LED模塊為示例，詳述LED鎮流式驅動電源的穩流原理及穩流過程。在額定電壓(220V)下，模塊電流為0.64A，本示例IC13的觸發電壓TR設置為大于220V，本示例優選222V，此時開關K3是閉合的。當電源電壓升高達到閥值電壓TH時，本示例優選228V，開關K3關斷(關斷前0.68A)，電流減小(關斷后0.63A)。當電源電壓繼續升高到233V時，電流為0.66A。當電源電壓降低到222V觸發電壓TR時，開關K3再次閉合(閉合前0.60A，閉合后0.65A)。本示例IC11、IC12的閥值電壓TH設置為小于220V。IC11、IC12是兩級低電壓調節，當電源電壓降低到IC12的觸發電壓TR時，本示例優選212V，開關K2閉合(閉合前0.59A)，電流增大(閉合后0.64A)。當電源電壓升高達到IC12的閥值電壓TH時，本示例優選218V，開關K2關斷(關斷前0.68A)，電流減小(關斷后0.62A)。當電源電壓降低到IC11的觸發電壓TR時，本示例優選204V開關K1閉合(閉合前0.60A)，電流增大(閉合后0.64A)。當電源電壓繼續降低到202V時，電流為0.62A。當電源電壓升高達到IC11的閥值電壓TH時，本例優選212V開關K1關斷(關斷前0.69A)，電流減小(關斷后0.64A)。實例的數據證明，LED鎮流式驅動電源完全符合GB/T 24829—2009《LED模塊用直流或交流電子控制裝置性能要求》(IEC 62384：2006)[3]中第七章7.2節具有穩定輸出電流的控制裝置的要求。

2.3.2 關于CQC 3146—2014[2]

中國質量認證中心，根據我國現有技術的LED模塊用交流電子控制裝置生產和使用的現狀制定了LED 模塊用交流電子控制裝置節能認證技術規范[2]，規范的表1規定了 LED 模塊用控制裝置的效率，表中的不同類型和規格的節能評價值為84.5%～92%。經測試(表1，表2)，鎮流式LED模塊的驅動電路的電源效率為0.953，遠高于該技術規范的規定值。

2.3.3 關于GB 17625.1[4]

圖2所示的鎮流式LED驅動電源電路的主回路是電網工頻電流通過L1鎮流電路、換流后直接驅動LED模塊，這如鎮流式氣體放電燈電路類似，也就是說鎮流式LED驅動電源是在氣體放電燈鎮流電路的基礎上經技術創新而產生的。在電感鎮流的氣體放電燈(如熒光燈、高壓鈉燈等)的電路中，線路的功率因數都很低(一般在0.5左右)，由于是感性的低功率因數，要獲得高的功率因數就須增加補償電容。然而，通過增加補償電容后，電感鎮流的氣體放電燈電路的功率因數是提高了，但是電路的諧波也增加了，原因是氣體放電燈在過零后都需要一個高的再燃電壓，在補償電容和電感鎮流器以及燈的諧振電路里，再燃尖峰電壓形成了大量的諧波，其值遠遠超過了GB 17625.1[4]中對諧波規定。這說明電感鎮流的氣體放電燈電路要想達到3C的技術要求即認證標準中GB 17625.1[4]的技術要求，電感鎮流的氣體放電燈電路就只能在低功率因數(也就是說不能加補償電容)的工況下運行。這也是目前廣泛使用的氣體放電燈用的電感鎮流器產品標識上補償電容用虛線標注的原因。由于本文所述的電感鎮流的驅動電路的橋式整流的橋臂輸出電壓為方波。所以，對電感鎮流的驅動電路的功率因數進行電容補償，其諧波的含量也完全滿足GB 17625.1[4]中相應的諧波規定要求。

表1 綜合特性測試報告

表2 輸入特性測試報告

2.3.4 關于GB 17743[5]

表3是240W鎮流式LED驅動電源的電源端子的騷擾電壓限值和測量值。表中的數據顯示其各個不同頻段的測量值均遠低于標準規定的限值。

表3 240W電源端子騷擾電壓限值和測量值

表4是240W鎮流式LED驅動電源的輻射電磁騷擾的限值和測量值。表中的數據顯示，環1為標準規定限值的14%，環2為標準規定限值的13%，環3為標準規定限值的14%。幾乎無輻射電磁騷擾。在GB 17743[5]中，CDN法的限值被認為是最難達到的指標，而鎮流式LED驅動電源的測量值也僅為標準規定的限值的51%～65%。這種優異的安全性能表明，鎮流式LED驅動電源能適應要求較高的場合。

2.3.5 關于GB/T 17626.5[6]

GB/T 17626.5[6]規定的是設備對由開關和雷電瞬變電壓引起的單極性的浪涌(沖擊)的抗擾度。對于LED鎮流式驅動電源電路而言，從圖2的電路可知，該電路的主回路由電感鎮流器和換流電路構成。也就是說主回路的控制元件為電感鎮流器。GB/T 17626.5[6]規定的是抗雷電瞬變電壓的能力，而電感鎮流器本身就具備抗瞬變電壓的能力，這種電路結構不僅使浪涌瞬變電壓不會損壞鎮流式驅動電源，LED模塊也同樣在浪涌瞬變電壓下不受影響。

2.4 換流電路及保護電路

2.4.1 換流電路

換流電路是LED鎮流式驅動電源電路與氣體放電燈鎮流電路的區別所在。換流電路由D1-D4構成，換流電路是將經過鎮流的交流電流轉換成LED模塊所需要的直流電流。

2.4.2 開路保護電路

在鎮流電路的輸出端和整流電路的輸入端之間接有用于當鎮流式LED模塊的驅動電路的輸出端出現開路時切斷整流和負載電路的開關K(如圖2所示)。該方案有效地解決了LED開路時異常工況給濾波電容C5帶來的威脅。實現該方案的電路是在整流、濾波電路的兩端設置有當負載開路時的檢測電路。在直流電源VCC的兩端接有根據所檢測到的開路保護信號來驅動開關K動作的驅動電路。

表4 240W輻射電磁騷擾的限值和測量值

檢測電路由接在LED兩端的電阻RD、穩壓二極管DZC、和光耦U1的輸入端構成。其中電阻RD、穩壓二極管DZC、和光耦U1的輸入端相互串聯后電阻RD的一端接整流、濾波的E+端，串聯電路的另端接整流、濾波的E-端。

驅動電路由電阻R48、光耦U1的輸出端、可控硅Q5、電阻R47和同短路保護共用的繼電器J和二極管D11構成。其中電阻R48同光耦U1的輸出端的集電極相互串聯后，電阻R48的另一端接電源VCC，光耦U1的輸出端的發射極接可控硅Q5的控制極，可控硅Q5的負極接電源N端，電阻R47接在可控硅Q5的控制極和負極之間。可控硅Q5的正極接與短路保護共用的繼電器J，繼電器J的另一端接電源VCC，二極管D11接在繼電器J的兩端。

開路保護電路工作原理為：當鎮流式LED模塊的驅動電路的負載開路即串聯的LED模塊從驅動電路中斷開時，驅動電源的整流電路的輸出電壓會由于負載開路而升高，當整流電路的輸出電壓高于穩壓二極管DZC的穩壓值時，穩壓二極管DZC反向擊穿，使光耦U1的輸入端有電流流過，光耦U1的輸出端導通，可控硅Q5的觸發電流通過電阻R48加到可控硅Q5的控制極，使可控硅Q5導通。可控硅Q5導通使與短路保護共用的繼電器J的線圈得電，繼電器J的觸點開關K動作，切斷整流和負載電路。電阻RD作用是限制穩壓二極管DZC的電流，穩壓二極管DZC的穩壓值必需高LED模塊電壓。原則是LED模塊正常工作時，穩壓二極管DZC不擊穿。

2.4.3 短路保護電路

在圖2的鎮流式LED驅動電路圖中，當LED短路時，輸入電壓直接加在鎮流電感的兩端，使電路電流增大。增大的電流會超過換流電路中的整流二極管的設計值，同時也對鎮流電感不利。因此，在鎮流式LED驅動電源電路中，對LED短路的異常工況也必須采取有效的短路保護措施。

在鎮流電路的輸出端和整流電路的輸入端之間接有用于當鎮流式LED模塊的驅動電路的輸出端出現短路時切斷整流和負載電路的開關K(同開路保護共用的開關如圖2所示)。該方案有效地解決了LED短路時異常工況給鎮流電感和換流電路中的整流二極管帶來的威脅。實現該方案的電路是在供電輸入的N端與整流、濾波電路即E+的兩端設置有當負載短路時的檢測電路。在直流電源VCC的兩端接有根據所檢測到的短路保護信號來驅動開關K動作的驅動電路。

檢測電路由電阻R49和二極管D10構成，電阻R49和二極管D10串聯，一端接整流輸出的E+，串聯電路的另端接IC4的6腳。

驅動電路由IC4、二極管D9、電阻R41、R42、R43、R44、R46、電容C42、三極管Q4、繼電器K1、二極管D11以及IC4的外圍元件構成。

短路保護電路工作原理為：當鎮流式LED模塊的驅動電路的負載短路即串聯的LED模塊短路或整流濾波電路短路時，整流電路的輸出端即結點E+和E-之間的電阻零(等電位)，二極管D10通過電阻R49和整流橋臂D2和N導通，使IC4(IC4為7555集成電路構成的斯密特觸發器)的2、6腳電位下降，該狀態下的2腳電壓低于觸發器的觸發電壓，集成電路IC4的3腳輸出高電壓。該電壓經過電阻R46使晶體管Q4導通，晶體管Q4的導通使與開路保護共用的繼電器J的線圈得電，繼電器J的觸點開關K動作，切斷整流和負載電路。圖中電路二極管D11為Q4的保護二極管。鎮流式LED模塊的驅動電路正常工作時，E+為高電位，D10反偏截止。由二極管D9、電阻R41、R42、R43、R44和電容C42將IC4的6腳的電壓控制在閾值電壓以上。使IC4的3腳在鎮流式LED模塊的驅動電路正常工作時輸出低電平。

2.5 降功率啟動電路

在鎮流式LED模塊的驅動電路中，由于穩流電路所使用的集成電路IC1～IC3的輸入端為壓控器件，設在電源輸入端的取樣電阻很大，開機后濾波電容即C12、C22、C32兩端的電壓上升很慢，集成電路IC的2腳電壓低于觸發電壓TR，輸出端的邏輯電路為1(高電位)。由圖2可知，此時接在橋式整流電路輸入端的的電容C1、C2、C3(通過R1)是接通的，電感鎮流式LED模塊的驅動電源的電流大于設定的工作電流。開機時的大電流給電感鎮流式LED模塊的驅動電源帶來缺憾。

在圖2中，如果在開機后濾波電容即C12、C22、C32的充電階段，讓晶體管Q1、晶體管Q2、晶體管Q3在此充電階段截止。就可以使電感鎮流式LED模塊的驅動電源在開機時電流小于設定的工作電流。為了解決電感鎮流式LED模塊的驅動電源在開機時電流大而帶來的缺憾，本文提出了讓晶體管Q1、晶體管Q2、晶體管Q3在開機時不工作的技術方案，讓電感鎮流式LED模塊的驅動電源降功率啟動。實現該方案的電路是讓圖2中的晶體管Q1、晶體管Q2、晶體管Q3的發射極通過可控硅T4接地，通過控制可控硅T4的導通時間來實現降功率啟動。該降功率啟動電路由可控硅T4、電阻R47、電容C4構成。晶體管Q1、晶體管Q2、晶體管Q3的發射極接可控硅T4的陽極，電阻R47的一端與可控硅T4的陽極結點相連接，電阻R47的另一端與電容C4的正極、可控硅T4的控制極相連接，電容C4的正極和可控硅T4的負極接N端。

降功率啟動電路的工作原理為：開機后由于濾波電容即C12、C22、C32兩端的電壓上升很慢，集成電路IC1～IC3的2腳電壓低于觸發電壓TR，輸出端的邏輯電路為1(高電位)即IC1～IC3的3腳為高電位，但由于此時可控硅T4未達到導通的條件，Q1～Q3不工作，電子開關關斷。此時，電感鎮流式LED模塊的驅動電源電流小于設定的工作電流。當電容C4通過VCC→R17→Q1的發射結→R5和VCC→R27→Q2的發射結→R5和VCC→R37→Q3的發射結→R5這三條支路對C4充電，當C4上的電壓上升到能使可控硅T4觸發導通時，電路即回到設計時的正常工作模式。從開機到可控硅T4觸發導通的時間可設置為1～2s。

2.6 鎮流式LED驅動電源的定時變功率電路

無論是高壓鈉燈還是LED燈，在用于道路照明時，都需要采用到了午夜以后實行定時變功率的工作模式。這種工作模式既省電又能延長燈具的使用壽命。鎮流式LED驅動電源的定時變功率采用下述技術方案。

1)鎮流式LED驅動電源的定時變功率的定時電路。實現按設定時間輸出控制指令的電路很多，本文以低功耗8引腳 8 位閃存可編程單片機PIC12F508為例，簡要說明定時控制電路。

圖3 PIC12F508封裝形式Fig.3 The package form of PIC12F508

圖3是PIC12F508的封裝形式及引腳功能示意圖。在圖2的電路中，IC5為PIC12F508，1、8腳為電源供電端，7腳為輸出。

2)鎮流式LED驅動電源定時功率變換電路。實現鎮流式LED驅動電源定時功率變換主要是通過控制 C33和CM的接通與斷開來完成的。K2接通 C33和CM為正常工作模式，K2斷開 C33和CM為節能變功率運行工作模式。PIC12F508控制Q6，Q6控制K2，從而鎮流式LED驅動電源的定時功率變換。

2.7 直流供電路及附加電路

1)直流供電路。在穩流電路的驅動信號電路中，因為驅動信號是由取樣電路獲得的變化量在斯密特觸發器的輸入端與斯密特觸發器的電源電壓VDD進行比較而得出的。因此，要求VDD的變化量越小越好。而驅動電路、狀態轉換的執行電路供電路則對電壓穩定度要求不高且電流相對較大。由于這些電路對供電電源的要求不同，在圖2的鎮流式LED模塊的驅動電路的實用電路中，使用了兩組直流供電路。由于集成電路IC1—IC3構成的斯密特觸發器，對直流供電路的要求嚴格。而對應的穩流電路及保護電路中的驅動電路對直流供電路的要求不嚴格。集成電路IC1—IC3所需要的供電電流小(單個僅需uA級電流)但要求嚴格，對應的穩流電路及保護電路中的驅動電路需要的供電電流大的要求不嚴格。在兩種不同要求的直流供電路中，如果采用一組直流供電路則會降低整個電路系統的電源效率。因此，為了更好地滿足電路要求，本文所述的鎮流式LED模塊的驅動電路使用了電流大小不同的兩組直流供電路。

2)附加電路。圖2中的F是保險管，RV是壓敏電阻，RF是放電管。RV和RF構成防浪涌、雷擊電路。圖2中的C為功率因數補償電容。

3 鎮流式LED模塊的驅動電路的可靠性分析

3.1 電路的可靠性分析

本文所述的鎮流式LED驅動電源是在氣體放電燈鎮流電路的基礎上經技術創新而產生的，其主要部件(也是電路電流的主回路)仍然為電感鎮流器。電感鎮流器在氣體放電燈行業延用了幾十年，被公認為是氣體放電燈中最可靠的器件。因此，本文所述的鎮流式LED驅動電源中所使用的電感鎮流器的可靠性當然也是毋庸置疑的。

對于鎮流式LED模塊的驅動的控制電路，從圖2可知，鎮流式LED驅動電路的控制電路的核心電路即穩流電路是接在橋式整流電路輸入端的，由穩流電路的工作原理可知，受控電流對于工作電流而言非常小，屬于弱電控制，這樣的工作模式對穩流電路來說，可靠性同樣也是毋庸置疑的。

對于鎮流式LED模塊的驅動電路所使用的電子元件來說，對普通的電子元件如二極管、三極管、集成電路、電阻等只要設計合理就能滿足可靠性要求。在圖2的電路中，本文只對電路中使用的電容的可靠性進行說明。圖2中使用了四種電容。第一種是陶瓷電容有C11、C21、C31、C41。第二種是鉭電解電容有C12、C22、C32、C42、C2、C4。第三種是金屬化聚丙烯薄膜電容有C、C1、C3、CM、C13、C23、C33。這三種電容都具備高可靠性。第四種是鋁電解電容，僅有C5為鋁電解電容，而C5是為了減小LED紋波而設置的，其容量的變化不會對電路的工作產生影響，也就是說鋁電解電容C5不影響鎮流式LED模塊的驅動電路的可靠性。

3.2 電路的抗浪涌能力

由于驅動電路的抗浪涌能力直接影響產品的可靠性，在本文的2.3.5關于GB/T 17626.5[6]章節里，對照檢測報告分析了抗瞬變電壓的能力。測試結果和分析了結論都說明鎮流式LED模塊的驅動電路是可靠性的。

綜上所述，在LED模塊的壽命期間，鎮流式LED模塊的驅動電路的可靠性是有保障的。

4 結束語

對包括定時變功率節能在內的LED鎮流式驅動電源的每個功能電路和電路的可靠性進行了分析，還對LED鎮流式驅動電源產品進行了測試。測試結果顯示，用鎮流式LED模塊的驅動電路在線路功率因數為0.969的情況下，諧波的含量符合GB 17625.1[4]中相應的諧波規定要求。鎮流式LED模塊的驅動電路的電源效率的測試結果為0.953，遠高于CQC 3146—2014《LED模塊用交流電子控制裝置節能認證技術規范》[2]的節能評價值，以及GB/T 24825—2009《LED模塊用直流或交流電子控制裝置性能要求》[3]中規定的最高能效等級。《規范》中的表 1除規定了 LED 模塊用控制裝置的效率外，表中還規定了不同類型和規格的輸出電流/電壓紋波限值，該限值規定為5%～15%。用鎮流式LED模塊的驅動電路的輸出電流/電壓紋波限值的測試結果為1.9%，小于規范中的規定值。LED鎮流式驅動電源還具有優異的安全性能和抗瞬變電壓的能力，增加了該技術在使用過程中的可靠性[7]。LED鎮流式驅動電源的電源端子的騷擾電壓值和輻射電磁騷擾值遠低于GB 17743[5]中規定的限值。這種優異的安全性能表明，鎮流式LED驅動電源能適應要求較高的場合。

綜上，本文提出的用鎮流方式驅動LED模塊的全新技術方案，將對LED光源的推廣應用產生積極的影響。

[1] 孫明坤，周佳維，羅全明，等. LED光電模型及其應用[J]. 電源技術學報，2009，3(1)：15-19.

[2] LED模塊用交流電子控制裝置節能認證技術規范:CQC 3146—2014[S].

[3] LED模塊用直流或交流電子控制裝置性能要求:GB/T 24825—2009[S].

[4] 電磁兼容限值諧波電流發射限值(設備每相輸入電流≤16A):GB 17625.1—2012[S].北京：中國標準出版社，2013.

[5] 電氣照明和類似設備的無線電騷擾特性的限值和測量方法:GB 17743—2007[S].北京：中國標準出版社，2009.

[6] 電磁兼容試驗和測量技術浪涌(沖擊)抗擾度試驗:GB/T 17626—2006[S].北京：中國標準出版社，2007.

[7] 李順華，沈國雄，黃益.大功率LED燈用的鎮流式驅動電源[J].照明工程學報，2015，26 (5)：84-87.

One Kind of Saving Both the Timing Variable Power Ballast LED Driver Power Supply

LI Shunhua1， YU Anqi2， SHEN Guoxiong3, HUANG Yi4, HUANG Yongtao5

(1.Wuhan Hualan Technology Co., Ltd, Wuhan 430080, China; 2.National Electric Light Source QualitySupervisionandInspectionCenter(Shanghai),Shanghai201114,China;3.NingboAixBodyElectricCo.,Ltd.Ningbo315175,China; 4.NingboLampTestCenter,NingboFarEastLightingCo.,Ltd. (Lab)，Cixi315331,China;5.BeitLyleHunan,OptoelectronicsTechnologyCo.,Ltd.，Changde410000,China)

In order to meet the integrated nature of the LED lamp drive power and improve efficiency,Proposed an efficient, low-cost, highly reliable ballasted LED lamp driving scheme. In this paper, the reliability of each functional circuitry and includes timing variable power saving technology, including the program are analyzed, Also ballasted LED driver power supply products for the experiments and tests, the experimental results show, Limiting device having a ballast properties to meet the negative temperature characteristic LED lights special requirements. The test results show that the harmonic content of the ballast type driving circuit compliance GB 17625.1 of Evaluating values of energy efficiency is much higher than the power CQC 3146—2014, and the highest energy efficiency class GB/T 24825—2009 stipulated. Voltage and electromagnetic radiation harassment harassment terminal power value is far below the GB 17743 limits specified.

LED ballast type driving; commutation; lower power start; timed variable power; short circuit protection; open circuit protection

TM923

A

10.3969/j.issn.1004-440X.2016.06.022