LED燈電源設(shè)計(jì)十大關(guān)鍵

前言
LED發(fā)光管就是半導(dǎo)體發(fā)光二極管，完全具備半導(dǎo)體特性。非白熾燈，節(jié)能熒光燈特性，壽命長短，結(jié)溫與本身工作電流有直接關(guān)系，電流大小與電壓是非線性關(guān)系，LED燈應(yīng)是恒流源才能保證整燈壽命，光衰。電流的大小因LED特性不同而不同。這是LED工程師在設(shè)計(jì)中要注意事項(xiàng)。
1、LED燈電源為什么一定要恒流的呢/
LED半導(dǎo)體材料的特性決定其受環(huán)境影響較大，譬如溫度變化升高，LED的電流會增加，電壓的增加，LED的電流也會增加。長期超過額定電流工作，會大大縮短LED的燈珠使用壽命。而LED恒流就是在溫度和電壓等環(huán)境因素變化時(shí)，確保其工作電流值不變。
2、LED燈電源要怎樣才可以做到與燈珠板匹配？
一些客戶先設(shè)計(jì)好燈板，再找電源，發(fā)現(xiàn)很難有合適的電源，要么電流太大，電壓太小（如7X1WI＞350mA,或V＜20V）；要么電流太小，電壓太高（如I＜200mA或V＞25V），造成的結(jié)果是發(fā)熱嚴(yán)重，效率低，或者輸入電壓范圍不夠。其實(shí)，選擇一個(gè)最優(yōu)良的串并接方式，加在每個(gè)LED上的電壓電流是一樣的，而電源的效果卻能發(fā)揮最好的性能。最好的方式是先和電源廠商溝通，量身定做。或自已生產(chǎn)電源。
3、LED燈電源的工作電流是多少才是最合適
例如LED的額定工作電流350毫安，有的工廠一開始就用到盡，設(shè)計(jì)350毫安，實(shí)際上此電流下工作發(fā)熱很嚴(yán)重，經(jīng)多次對比試驗(yàn)，設(shè)計(jì)成320毫安是比較理想的。盡量減少發(fā)熱量，讓更多的電能變成可見光能。
4、LED燈電源的工作電壓
一般LED的推薦工作電壓是3.0-3.5V，經(jīng)測試，大部分工作在3.2V，所以按3.2V計(jì)算式比較合理的。N個(gè)燈珠串聯(lián)的總電壓=3.2* N
5、LED燈板的串并聯(lián)與寬電壓要多寬呢？
要使LED燈工作在輸入電壓范圍比較寬的范圍AC85-265V，則燈板的LED串并聯(lián)方式很重要。盡量不使用寬電壓，能分成AC220V，AC110V盡可能分類，這樣才能確保電源可靠性。由于目前的電源一般為非隔離的降壓式恒流電源，在要求電壓110V時(shí)，輸出電壓不要超過70V，串聯(lián)數(shù)不超過23串。輸入電壓220V時(shí)輸出電壓可以到達(dá)156V的。也就是說，串聯(lián)數(shù)不超過45串。并聯(lián)數(shù)不要太多，否則工作電流太大，電源發(fā)熱嚴(yán)重。還有一種寬電壓方案，APFC有源功率補(bǔ)償就是先用L6561/7527 把電壓抬高到400V，然后再降壓，相當(dāng)于兩個(gè)開關(guān)電源。這方案在特定條件下才用的。
6、LED的串并聯(lián)與PFC功率因素
隔離式輸入AC220V高壓端電解電容容量一般以輸入功率1W=1UF，AC110V1W=2UF目前市場上的電源PFC有三種情況：一種是不帶PFC無功率因數(shù)補(bǔ)償專用電路的，其PF值一般在0.65左右；二種是無源功率因數(shù)補(bǔ)償PFC電路的，也就是無源功率因數(shù)補(bǔ)償燈，也叫逐流電路板是目前使用最廣可靠性最好，PF值一般在0.92左右；還用三種是用有源主動(dòng)式7527/6561電路做的，也就是有源功率因數(shù)補(bǔ)償，稱為APFC電路中AC220V，AC110V可以用同容量的電解電容，選用1W=1.5UF。PF值可以達(dá)到0.99，但這個(gè)方案的成本比第二種方案貴一倍可靠性略差。所以第二種方案用的較多。對于無源式PFC電路：也叫做填谷式PFC電路，其直流工作電壓范圍是交流輸入電壓峰值的一半。如輸入是220V，其峰值是220*1.414=312V，峰值電壓的一半是156V，在非隔離式基礎(chǔ)上輸出波為上半波沒有下半波
所以LED燈珠串聯(lián)數(shù)最多45串以下為宜。因此，要想得到比較大的功率因素，燈珠的串聯(lián)數(shù)不能太少，否則就達(dá)不到最佳工作狀態(tài)，在隔離式電源上串聯(lián)數(shù)量多少與副繞組匝數(shù)多少有關(guān)，必須要做到的電源功率要滿足輸出功率。電子元件在額定電壓工作范圍內(nèi)工作電流越小發(fā)熱越底壽命越長，反之壽命就會越短。LED燈珠對交流份量很敏感，交流份量越高光線舒適度就越差。一般要用電解電容來維持電壓，盡可能減少輸出端電壓交流份量，底壓端電解電容容量不能太小，容量與輸出電流比例為1UF＜1.5MA否則LED會出現(xiàn)閃爍。非隔離式輸入端高壓電解電容選擇與隔離式相同，輸出端電容選擇1UF＜6MA。調(diào)光LED電源在輸出端電解電容要滿足1UF＜0.5MA。
7、LED燈電源恒流精度
市場上有的電源的恒流精度差，象市面上流行的推薦方案等恒流的方案，誤差達(dá)到±8%，恒流誤差太大。一般要求在±3%就可以了。按3%的設(shè)計(jì)方案。生產(chǎn)電源要進(jìn)行微調(diào)才能達(dá)到±3%誤差。
8、 隔離/非隔離
一般隔離電源如做成15W，放在LED燈管內(nèi)，其變壓器體積很大，很難放進(jìn)去。主要看空間結(jié)構(gòu)視具體情況而定，隔離的一般只能做到15W,超過15W的很少，并且價(jià)格很貴。所以，隔離的性價(jià)比不高，一般是非隔離的占主流較多，體積可以做得更小，最小可以做到高8毫米，實(shí)際上，非隔離的安全措施做好了，是不存在問題的。空間允許的也可以做隔離電源。
9、LED燈電源效率
輸入功率減去輸出功率值 ，這個(gè)參數(shù)尤為重要,值越大效率就越低，就意味著輸入功率有很大一部分轉(zhuǎn)化為熱量散發(fā)出來 ;如果是裝在燈內(nèi)就會產(chǎn)生一個(gè)很高的溫度,再加上我們LED的一個(gè)光效比所散發(fā)熱量,就會疊加產(chǎn)生更高的溫度.而我們的電源內(nèi)部所有電子零件的壽命都會隨溫度的上升而縮短.所以說效率是決定電源壽命最根本的因數(shù)，效率不能太低，否則消耗在電源上的熱量太大。非隔離式效率高于隔離式，一般在80%以上就可以了，不過，效率與燈板的匹配接法有關(guān)。
10、LED燈散熱
散熱方案主要因素是LED燈珠在不過熱條件下使用能大大延長壽命，一般用鋁合金，更易于散熱。也就是LED燈珠貼在鋁基板上，外部盡量擴(kuò)大散熱面積。
總結(jié)；LED燈珠與電源必需匹配，才能確保整長壽命