LED燈電源設(shè)計(jì)方法的探討

洪杰

LED燈現(xiàn)在普遍使用于汽車電子、普通照明與家用電器等生活的各個(gè)方面，使用十分廣泛，其產(chǎn)品價(jià)格、效能也關(guān)系到普通百姓生活的方方面面，與日常生活聯(lián)系十分緊密。本文著重探討LED日光燈開關(guān)電源的設(shè)計(jì)成本和效能以及制作過程改進(jìn)。

通常情況下：在電源里面，直流穩(wěn)壓模塊一般由一個(gè)集成MOS管的開關(guān)電源芯片和一個(gè)變壓器組成，二者的成本和性能都是相對穩(wěn)定不宜改變的。在不久的將來小功率LED恒流驅(qū)動器最終會將阻容降壓電源淘汰掉，因?yàn)橄M(fèi)者會慢慢趨于理性，一個(gè)阻容降壓電源做出來的燈具，成本相對較高且很容易燒壞，無論是從價(jià)值和功能上來講，幾乎都沒有什么實(shí)用價(jià)值，如果LED真的進(jìn)入了通用照明領(lǐng)域，阻容降壓電源根本無法勝任。可以預(yù)見的是，隨著LED性能的提高，價(jià)格的降低，電源成本也將會成為LED燈具成本相當(dāng)重要的一部分。真正的LED燈具，阻容降壓根本不能勝任，阻容降壓電源只是一個(gè)過渡。

目前市場還是看好小功率的LED燈具。小功率LED燈目前主要的缺點(diǎn)是光衰太大，價(jià)格也不夠理想，但現(xiàn)在用于普通照明還是比較有優(yōu)勢。小功率LED燈具進(jìn)入通用照明領(lǐng)域，和現(xiàn)在常用的節(jié)能燈相比，小功率LED燈具更具有效能優(yōu)勢，所以現(xiàn)在很多廠家都專注于小功率LED的研發(fā)和制作。現(xiàn)在小功率LED應(yīng)用于通用照明的燈具主要有LED臺燈，LED蜂窩燈，還有LED日光燈。尤其是LED日光燈，很多廠商都把它當(dāng)成主要產(chǎn)品做開發(fā)或者生產(chǎn)，其電源的研發(fā)和制作的大致方法和原則如下：

在外形設(shè)計(jì)方面，現(xiàn)在LED日光燈電源，燈具廠家普遍要求放在燈管內(nèi)，如：放在T8燈管內(nèi)，很少一部分外置。實(shí)際生產(chǎn)中內(nèi)置電源相對難做、且性能也不好，應(yīng)該說外置電源是更為科學(xué)、方便的，因?yàn)橥庵玫碾娫磳π螤罨緵]有要求，做多大、做成什么形狀都沒有關(guān)系。而內(nèi)置電源只能做成兩種，一種是用得最多的也是最常用的就是將電源放在燈板下面，上面放燈板，這樣就要求電源做得很薄，不然放不下。并且只能把元件倒下，電源上的線路也只有加長。另一種就是放兩端即放在燈管兩頭，第二種方法對電源規(guī)格要求低、成本也低些。而內(nèi)置電源的要求和電路結(jié)構(gòu)的問題在于，效率要求高發(fā)熱就一定要小，電源內(nèi)置在燈里發(fā)熱便成了LED光衰最大的問題。對于T8燈最好是不要用一支電源，而是用兩支，兩端各一支，將熱量分散而不集中方便散熱。

而LED燈電源的效率主要取決于電路的結(jié)構(gòu)和所用的器件。先探討一下電路結(jié)構(gòu)，實(shí)際生產(chǎn)中很多廠商采用隔離電源，其實(shí)這樣做是完全沒必要的，因?yàn)門8燈電源本來就是置于燈體內(nèi)部，人根本碰不到?jīng)]必要隔離，因?yàn)楦綦x電源的效率比不隔離效率要低，隔離就降低了效能。第二最好輸出高電壓小電流，這樣的電源才能把效率提高。現(xiàn)在普遍用到的是BUCK電路即降壓式電路。BUCK電路最好是把輸出電壓做到一百伏以上，電流定在100MA上。如果是驅(qū)動一百二十只，最好是三串，每串四十只。電壓約一百三十伏、電流60MA，這種電源用的很多，只是有一點(diǎn)不足，如果開關(guān)管失控通閘，LED會燒壞。因此升壓式電路相對好些，升壓式電路的好處是效率較降壓式的電路高些，二是即使電源壞了LED燈也不會燒壞，能確保萬無一失。除此之外，升壓式電路，很容易把PF值作高，降壓式的就要弱一些。因此升壓式電路用于LED日光燈的好處還是有壓倒性的優(yōu)勢強(qiáng)于降壓式。唯一缺點(diǎn)就是在220V市電輸入情況下，負(fù)載范圍比較窄，一般只能適用于100到140個(gè)一串或兩串LED，對少于140個(gè)的，使用起來還是可以的。

降壓式電源的基本結(jié)構(gòu)就是將電感和負(fù)載串入300伏高壓中，開關(guān)管開關(guān)的時(shí)候負(fù)載即實(shí)現(xiàn)了低于300伏的電壓。現(xiàn)在常用的IC9910以及很多市場上的恒流IC基本都是用這種電路來實(shí)現(xiàn)的。但這種電路在開關(guān)管被擊穿的時(shí)候，整個(gè)LED燈板就會燒壞，這是IC9910電源電路最大的弱點(diǎn)。因?yàn)楫?dāng)開關(guān)管擊穿的時(shí)候，整個(gè)300伏的電壓就加在燈板上，而燈板只能承受一百多伏電壓，現(xiàn)在承受了三百伏電壓，這種情況一旦發(fā)生，LED肯定燒掉。所以很多人說非隔離的不安全指的就是降壓式電源，其實(shí)另外兩種基本的非隔離降壓式電源結(jié)構(gòu)，電源損壞，不會影響LED的。所以現(xiàn)在LED日光燈一般使用的是不隔離降壓電路，另外，還有一些LED日光燈采用不隔離升壓電路，但是采用不隔離升壓電路做電源的LED日光燈比較少。降壓式電源要設(shè)計(jì)成高電壓小電流，效率才能高，因?yàn)楦唠妷盒‰娏鳎梢宰岄_關(guān)管電流的脈寬大一些，這樣峰值電流就小，電感的損耗也就小。

對于高PF LED日光燈電源即大電流的LED日光燈電源，這樣的做法有點(diǎn)舍本逐末。LED相對于傳統(tǒng)燈具的主要優(yōu)勢第一是節(jié)能，第二是使用壽命長，第三就是不怕反復(fù)開關(guān)。但是現(xiàn)在使用的高PF的方法，均是使用無源填谷PF電路，改變原來的驅(qū)動方式，即48串6并改為24串12并，在220V情況下效率會降下百分之五左右，于是LED日光燈電源發(fā)熱量更高了，使得燈管也會受到影響。另外24串12并的做法，會讓LED日光燈燈珠的布線變得很密。因此最好的方式還是48串，主要是效率高、發(fā)熱小，而且布線也不復(fù)雜?，F(xiàn)在還有人使用24并12串，覺得非隔離電源做到恒流600MA輸出就很好了，這種只適合用于隔離電源，不隔離電源根本不適用，是不利于散熱的。

|編輯 李建軍