LED驱动电源其实就是把电源供应转换为特定的电压、电流以达到驱动LED发光的电源转换器。通常情况下,LED驱动电源的输入主要分为市电、低压直流、高压直流、低压高频交流几类。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。
而且LED的驱动电源有很多种,下面我们以市电驱动为例介绍其原理。首先采用市电驱动LED是最有实用价值的驱动方式,也是推广LED在照明领域的应用必须要解决好的问题。用市电驱动LED要解决降压和整流问题,还要有比较高的变换效率,有较小的体积和较低的成本,还应该解决安全隔离问题。对中、小功率的LED而言,其最佳电路结构是隔离式单端反激变换器:对于大功率的应用场合,应该使用桥式变换电路。
LED驱动电源的保护方法
1、保护LED驱动电源中采用保险丝
由于保险丝是一次性的,且反应速度慢,效果差、使用麻烦,所以保险丝不适宜用于LED灯成品中,因为LED灯现在主要是在城市的光彩工程和亮化工程。它要求LED保护电路要很苛刻:在超出正常使用电流时能立即启动保护,让LED的供电通路就被断开,使LED和电源都能得到保护,在整个灯正常后又能够自动恢复供电,不影响LED工作。电路不能太复杂体积不能太大,成本还要低。所以采用保险丝的方式实现起来很困难。
2、LED驱动电源使用瞬态电压抑制二级体
瞬态电压抑制二级体是一种二极体形式的高效能保护器件。当它的两极受到反向瞬态高能量冲击时,能以10的负12次方秒极短时间的速度,使自己两极间的高阻立即降低为低阻,吸收高达数千瓦的浪涌功率,把两极间的电压钳位元在一个预定的电压值,有效的保护了电子线路中的精密元器件。瞬态电压抑制二极体具有回应时间快、瞬态功率大、漏电流低、击穿电压偏差一致性好、钳位元电压较易控制、无损坏极限、体积小等优点。但是在实际使用中发现要寻找满足要求电压值的TVS器件很不容易。LED光珠的损坏主要是因为电流过大使芯片内部过热造成的。TVS只能探测过电压不能探测过电流。要选择合适的电压保护点很难掌握,这种器件就无法生产也就很难在实际中使用。
3、LED驱动电源选择自恢复保险丝
自恢复保险丝又称为高分子聚合物正温度热敏电阻PTC,是由聚合物与导电粒子等构成。当正常工作电流通过(或元件处于正常环境温度)时,PTC自恢复保险丝呈低阻状态;当电路中有异常过电流通过(或环境温度升高)时,大电流(或环境温度升高)所产生的热量使聚合物迅速膨胀,也就切断了导电粒子所构成的导电通路,PTC自恢复保险丝呈高阻状态;在正常工作状态自恢复保险管的发热很小,在异常工作状态它的发热很高阻值就很大,也就限制了通过它的电流,从而起到了保护LED驱动电源的作用。
如何解决LED驱动电源的易损坏问题
为解决LED驱动电源故障率高、维护难等问题,通过对LED发光原理及电源需求分析,结合目前实际应用情况,我们尝试在LED道路照明中采用低压直流供电模式。通过直流供电不仅降低LED驱动电源故障率,还可降低道路照明的安全风险,并为未来电动汽车充电提供便利。随着发光二极管(LED)技术的不断发展,LED照明从室内逐步向室外拓展。LED在道路照明领域推广缓慢其原因是道路照明功率大、运行环境恶劣等。大功率LED路灯经过一段时间的跟踪检测,部分LED灯具陆续出现故障。通过对故障的分析,我们发现LED驱动电源损坏所占比例高达90%。虽然LED路灯理论使用寿命长达5万小时(13.7年),但其驱动电路的寿命较短,约为1.2万小时(3年)。驱动电源成为制约LED路灯使用寿命的短板。同时由于LED驱动电源需与LED颗粒相匹配,缺乏统一标准,各供应商生产的驱动电源输出接口不统一,质量良莠不齐,给LED路灯维修带来不便,且更换驱动电源的费用较高。LED驱动电源被纳入国家3C强制认证范畴。电源问题已成为影响到LED灯具的推广应用的重要因素。只有解决LED电源问题,才能打开LED灯具在道路照明中的应用。
一、LED颗粒对电源的要求
为解决LED电源问题,我们需要了解LED颗粒的基本工作原理及其对电源的供电需求。目前道路照明中使用的LED灯具为整体发光结构,包含LED光源及电源两部分。LED光源是由一定数量的大功率LED颗粒混联(先串后并)成一个整体发光芯片。单个LED其实就是一个二极管,当在二极管两端施加一定的正向电压激发P-N结传导电流,LED就能发出光。单颗LED的标称电压为3.4V±0.2V(实际工作电压约2.8~3.8V)。工作电流与功率和亮度相关,不同功率的LED,电流不同。通常来讲,功率越大电流越高则发出的光越多。道路照明中使用的大功率1W LED颗粒的标称电流为350mA。通过对实际应用的LED灯具的结构分析,我们可以清楚看到LED灯具是由一定数量的LED颗粒串联后得到一个工作电压为40.8V±2.4V的LED串,再将这些LED串进行并联得到一个工作电流为3.5A的LED灯具。计算损耗,该灯具对电源的需求为48V/3.5A。
二、LED驱动电源对电流电压的要求
现有的路灯供电线路为220V交流电,必须进行降压、整流、稳流三个步骤方可为LED灯具提供稳定的低压直流电源。先将220V交流电降压成48V低压的交流电,然后将低压的交流电经桥式整流变换成低压的直流电,较后再通过高效率的开关稳压器变换成恒流源,为LED颗粒提供恒定的电流。为降低芯片故障率,多数厂家选择少串多并的组合方式,现有LED灯具电压需求多为48V,每个LED灯具对电源的电压和电流要求可能略有不同,在实际应用中应根据整灯的电压和电流选择合适的驱动电源。
led驱动电源维修技巧
由于LED驱动电源众多,驱动方式也是多种多样,本文将举一个典型小功率LED开关电源隔离驱动为例进行说明。
查看驱动板,如果有明显烧毁痕迹,应首先考虑更换元器件,例如前级电路中的保险管和整流桥,这两个元器件是容易被浪涌电压和浪涌电流损坏的元器件。
大多数的LED驱动电路都是采用反激式开关电源,也就是图中的驱动方式,开关管是很重要的元器件,用万用表笔调至报警档,测量其漏极和源极之间、栅极和源极是否被击穿,如被击穿将其更换
如果输出电压不稳定,有可能是反馈回路和开关电路出现问题,查看开关驱动IC、光耦和TL431稳压IC是否导通损坏,如果损坏考虑将其更换。
如果驱动板烧毁太厉害,将考虑更换驱动板,PCB板线路损坏将没有维修的必要。