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大功率LED照明恒流驱动电源的设计
2009/9/29/11:38 来源:今日电子/21ic
在当今全球能源紧缺的环境下,节约能源已成为大势所趋。同时,国家也大力倡导节能减排,已结束的2008年北京奥运会和即将到来的2010年上海世博会都不约而同地以绿色节能为主题,这就给中国LED照明产业的发展带来了巨大的历史机遇。大功率LED具有光效高、低功耗、寿命长、稳定性高、光色纯、安全性好、可控性强等优点,正逐步取代以往的光源,开始广泛运用于全彩显示屏、交通信号灯、汽车车灯、背景光源、景观照明、特种工作照明等,成为照明领域的新一代绿色光源。据国内有关机构预测,在奥运、世博的强力带动下,。有关专家分析认为,中国LED照明产业将在2010年前后迎来新的发展高峰。
问题的提出
一般来说,大功率LED的功率至少在1W以上,目前比较常见的有1W、3W、5W、8W和10W。其被称为“绿色光源”,正朝着大电流(300mA~)、高效率(60~120lm/W)、亮度可调的方向发展。然而,大功率LED的发光强度是由流过LED的电流决定的,电流过强会引起LED的衰减,电流过弱会影响LED的发光强度,因此LED驱动需要提供恒流电源,以保证大功率LED使用的安全性,还需要满足预期的亮度要求,并保证各个LED亮度、色度的一致性。所以,传统上用于驱动灯泡(钨丝)、日光灯、节能灯、钠灯等光源的电源并不适合直接驱动大功率LED。用市电驱动大功率LED也需要解决降压、隔离、PFC(功率因素校正)和恒流问题,还需有较高的转换效率。
目前,市场上有上千款关于大功率LED恒流驱动的专用芯片,国内有广鹏(ADDtek)、点晶(SITI)、晶锜(SCT)、华润矽威(PT),国外有美国的超科(Supertex)、德州仪器(TI)、美信、国半、英国的捷特科(Zetex)等知名厂家。大多专用芯片采用迟滞型转换器,低电压输入范围,可升压、可降压、PWM控制、功率开关可内置或外置、,内置过压、欠压、开路/短路和温度保护电路等。
如图1所示,迟滞型转换器的关键特点是自振荡,这意味着频率将随输入电压、LED电流和驱动LED数量的变化而变化。然而,这种转换器经常运行在连续模式下,这意味着电感永远不会饱和,也不会完全耗尽电流,MOSFET关断后还继续有电流维持LED亮度。但缺点是占空比和频率不断改变的情况下检测电阻RCS呈现的阻抗是不一样的,流经RCS的电流和LED实际电流相比不完全一致,检测数据存在偏差。
图1 迟滞型转换器
在大功率LED照明工程领域中,需要100W以上大功率的恒流驱动电源,同时要求较高的效率和功率因数,目前市场上的E27、B22和GU10灯头用LED驱动电源远远不能满足大功率LED照明工程领域。
大功率LED的驱动电源设计考虑
从照明灯具发展历史来看,几乎没有采用隔离方式。隔离方式设计势必影响灯具驱动效率,也不符合未来节能降耗要求,所以LED照明不一定要采用隔离方式设计。
在大功率LED的串联数量方面,流经大功率LED的电流不再受大功率白光LED串联数量的限制。为了满足不同的发光亮度需求,通过灵活地驱动多个大功率LED就可以实现。对于大功率白光LED的并联使用,