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LED照明电源的驱动技术与应用

上传人:蒋富贵/何志毅

上传时间: 2014-01-17

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  城市照明除了满足人们的基本需求外,也是城市现代化的标志和推动社会经济发展的物质条件。当前,城市道路照明光源主要使用高压钠灯,我国道路照明耗能占照明领域总耗能的30%,为此,人们在积极寻找发光效率更高的照明光源,如LED光源。

  与传统照明光源相比,LED光源具有光效高、低压驱动、全固态、寿命长、频繁开关不影响寿命、无汞环保等特点,但其驱动电源要求比气体放电灯电子镇流器更高,除了在恒流控制、电气输入特性、输入/输出电功率效率等方面,驱动电源还要达到与LED光源相匹配的寿命。目前,驱动电源的可靠性还需要进一步提高,同时也要考虑性价比问题。

  我国为发展和推广绿色环保和高效节能的照明器具,1996年实施了“绿色照明工程”,2009年科技部批准21个城市为“十城万盏”半导体照明应用工程试点,2012年,科技部公布《半导体照明科技发展“十二五”专项规划》,大力推广节能灯与LED灯,加速中国LED照明产业的发展。

  1 LED照明电源的现状

  LED照明必须有与LED相匹配驱动电源才能发挥节能和寿命长的优点。现阶段制约LED应用的主要因素为成本与驱动电源技术[7]。LED是非线性元件,具有负温度特性,采用恒流驱动才能降低外界的影响和保证LED亮度与色度的一致性。LED驱动方案主要有限流方案、稳压方案、PWM-开关电源方案[8]。限流方案是供电电源经降压处理后,在输出端串接电阻,限定LED驱动电流,电路简单,成本低,但效率很低;稳压方案在限流方案的基础上对输出电压进行稳压处理,防止LED驱动电流在较大范围内的波动,降低电阻值,效率有所提高,但不能完全发挥LED节能的优点;PWM-开关电源方案通过控制输出电流占空比来调节输出电流的平均值,增加了PWM控制电路、储能电感和开关管,系统效率高,输出电流恒定,目前主要采用PWM-开关电源来驱动LED。

  2 LED照明电源的技术要求

  1)高功率因数和总谐波失真小。市电输入经整流二极管整流后,造成电压与电流波形间相位差增大,使得功率因数(PF)变低,并含有大量的谐波成分,一般PF在0.5~O.6。不仅污染电网,还降低了供电效率。路灯照明功率一般大于25 W,当输入功率大于25 W时,谐波应满足IEC61000-3-2 Class C的标准要求。

  2)高可靠性。LED照明要求驱动电源驱动LED的电流抑制性好,如应控制LED的纹波电流,降低器件的温升,提高电路的抗浪涌能力等。

  3)高效率。在LED驱动电源中,未转化成光能的功率将作为热量耗散,减小有效功率。若电源转换效率低,则易引起元器件的温升过高,影响电路正常工作。

  4)适合LED工作特性。LED工作电流过大影响其发光特性,过小则影响其发光强度。所以,大多LED电源是恒流电源,以保证LED在安全的条件下达到理想的发光强度。

  5)整体寿命长。LED驱动电源的关键器件,如电解电容,若电解电容靠近热源,会严重影响寿命,如今电解电容成为了LED驱动电源寿命的一个短板。驱动电源是影响LED寿命的主要原因。

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