一、LED 驅(qū)動(dòng)電源的使用現(xiàn)狀分析

         標(biāo)準(zhǔn)電燈正在經(jīng)歷一場(chǎng)革命。出于保護(hù)能源和應(yīng)對(duì)全球氣候變暖的考慮,，美國(guó)一些州和其它一些國(guó)家開始禁止使用低能效的白熾燈泡,。各種新技術(shù)正紛紛被用于替換白熾燈泡，其中緊湊型真空熒光燈(CFL)是主要替代方案,。盡管這種CFL 燈的功耗僅為白熾燈的20%，但卻含有有毒物質(zhì)汞。相比之下,，LED 燈可以提供更高效和更環(huán)保的解決方案。

          LED 最初的商業(yè)應(yīng)用出現(xiàn)在上世紀(jì)七十年代,，但因其光輸出極低,，應(yīng)用范圍也僅限于指示燈和計(jì)算器顯示屏等領(lǐng)域,。如今，能夠產(chǎn)生白光的高功率LED 在效率方面不斷得以提升,，價(jià)格也在逐年下降,，因此它已成為主流照明應(yīng)用值得考慮的選擇之一。預(yù)計(jì)隨著LED 技術(shù)的發(fā)展,，到2012年其發(fā)光效率將達(dá)到150 流明/ 瓦,，1000流明的成本將不足5 美元( 資料來(lái)源：OIDA)，屆時(shí)LED 有望成為室內(nèi)照明的主要來(lái)源,。

         2008年的北京奧運(yùn)會(huì)通過(guò)眾多具體的產(chǎn)品形態(tài)和新技術(shù)的應(yīng)用為綠色奧運(yùn),、科技奧運(yùn)、人文奧運(yùn)等理念做了完美詮釋,。LED 顯示產(chǎn)品,，在2008 年北京奧運(yùn)會(huì)的廣泛應(yīng)用，更是光芒閃爍,，為2008 北京奧運(yùn)會(huì)增添了絢爛異彩,。近幾屆奧運(yùn)會(huì)中，LED 顯示幕都是奧運(yùn)比賽場(chǎng)館不可或缺的主要設(shè)施,。2008年北京奧運(yùn)會(huì)新建和改建的體育場(chǎng)館數(shù)量眾多,，規(guī)模空前,，奧運(yùn)場(chǎng)館均采用了大量LED 顯示幕作為比賽實(shí)況播放和計(jì)分顯示的設(shè)備,，顯示幕產(chǎn)品以全彩色、高解析度,、數(shù)位化等為主,。

         可以說(shuō)，2008 年北京奧運(yùn)會(huì)所采用的LED 顯示產(chǎn)品從數(shù)量到技術(shù)水準(zhǔn)以及應(yīng)用方面都達(dá)到了一個(gè)新的里程碑,，這其中眾多國(guó)內(nèi)LED 顯示產(chǎn)品制造企業(yè)擔(dān)當(dāng)了重要的角色,。通過(guò)全球LED 技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)廠商對(duì)材料、工藝和封裝技術(shù)的努力改進(jìn),，高亮度LED的發(fā)光效率和性能得到了顯著提升,，除了傳統(tǒng)的背光和顯示面板市場(chǎng)外，高亮度LED 開始走向室內(nèi)外普通照明,、汽車內(nèi)外照明,、探照燈、交通燈等全新應(yīng)用,。這些都預(yù)示著LED 驅(qū)動(dòng)電源將有一個(gè)廣闊的應(yīng)用前景,。

         二、LED 驅(qū)動(dòng)電源面臨的問(wèn)題解讀

         在LED 大放異彩的同時(shí),，LED 驅(qū)動(dòng)電源器則是LED 產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展的保障,，LED 電源的品質(zhì)直接制約了LED 產(chǎn)品的可靠性,，因此，在LED 產(chǎn)業(yè)鏈逐步完善的今日,，LED 驅(qū)動(dòng)電源的成熟也至關(guān)重要,。就LED 電源企業(yè)而言，2009 年100W 左右大功率電源市場(chǎng)的增幅將會(huì)有很大的提升,。源于100W 左右的LED 光源與傳統(tǒng)照明光源相比有著更突出的性價(jià)比,，以及很快形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模的LED 路燈和景觀照明市場(chǎng)。由于LED 是特性敏感的半導(dǎo)體器件,，又具有負(fù)溫度特性,，因而在應(yīng)用過(guò)程中需要對(duì)其進(jìn)行穩(wěn)定工作狀態(tài)和保護(hù),，從而產(chǎn)生了驅(qū)動(dòng)的概念,。

         LED 器件對(duì)驅(qū)動(dòng)電源的要求近乎于苛刻，LED 不像普通的白熾燈泡,，可以直接連接220V 的交流市電,。LED是2～3伏的低電壓驅(qū)動(dòng)，必須要設(shè)計(jì)復(fù)雜的變換電路,，不同用途的LED 燈,，要配備不同的電源適配器。國(guó)際市場(chǎng)上國(guó)外客戶對(duì)LED驅(qū)動(dòng)電源的效率轉(zhuǎn)換,、有效功率,、恒流精度、電源壽命,、電磁兼容的要求都非常高,，設(shè)計(jì)一款好的電源必須要綜合考慮這些因數(shù)，因?yàn)殡娫丛谡麄€(gè)燈具中的作用就好比像人的心臟一樣重要,。

         2009年,，雖然金融危機(jī)對(duì)世界經(jīng)濟(jì)的影響很大，但是歐美等國(guó)際市場(chǎng)對(duì)大功率LED 電源的需求量還是很大,，相應(yīng)的高端LED 產(chǎn)品的出口量受金融危機(jī)影響較小,。2008 年中國(guó)LED 應(yīng)用產(chǎn)品產(chǎn)值已超過(guò)450億元RMB，LED 示范應(yīng)用路燈,、LED 全彩顯示屏顯示器件,、太陽(yáng)能L E D 、景觀照明,、消費(fèi)類電子背光,、信號(hào)、指示等應(yīng)用仍然是主要應(yīng)用領(lǐng)域,。但是在市場(chǎng)一片繁榮的背景下,，LED產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊,，對(duì)驅(qū)動(dòng)電源的要求混亂。

         市場(chǎng)上LED 產(chǎn)品如火如荼的發(fā)展態(tài)勢(shì)下,，就LED 驅(qū)動(dòng)電源企業(yè)而言,，目前面臨幾個(gè)挑戰(zhàn)。

         首先是驅(qū)動(dòng)電路整體壽命,，尤其是關(guān)鍵器件如電容在高溫下的壽命直接影響到電源的壽命,。

         其次是LED 驅(qū)動(dòng)器應(yīng)挑戰(zhàn)更高的轉(zhuǎn)換效率，尤其是在驅(qū)動(dòng)大功率LED 時(shí)更是如此,，因?yàn)樗形醋鳛楣廨敵龅墓β识甲鳛闊崃亢纳?，電源轉(zhuǎn)換效率的過(guò)低，影響了LED 節(jié)能效果的發(fā)揮,。

         第三,，以大調(diào)光比高效率地對(duì)LED 調(diào)光，同時(shí)能夠保證在高和低亮度時(shí)顏色特性恒定,。同時(shí)要降低成本,，目前在功率較小(1～5W)的應(yīng)用場(chǎng)合，恒流驅(qū)動(dòng)電源成本所占的比重已經(jīng)接近1/3,，已經(jīng)接近了光源的成本,，一定程度上影響了市場(chǎng)推廣。

          三,、LED 驅(qū)動(dòng)電源的展望

          從目前市場(chǎng)了解來(lái)看,，LED 日光燈管式結(jié)構(gòu)應(yīng)用會(huì)較好發(fā)展。從家居照明來(lái)看,，合適的照明強(qiáng)度還是需要10W 以上節(jié)能燈具產(chǎn)品,。熒光燈大多在7～15W 功率，節(jié)能型日光燈在20～40W 功率,。如果用LED集中設(shè)計(jì)10W 以上的功率,，散熱會(huì)令我們很頭痛，也是影響成本的重要因數(shù),顯然像燈泡結(jié)構(gòu)式的產(chǎn)品很不適合LED 應(yīng)用,。像射燈這樣產(chǎn)品不大可能規(guī)模量產(chǎn)民用,。日光燈管式結(jié)構(gòu)符合LED 散熱要求，也符合現(xiàn)有燈具接口方式,。

          廠商從成本考量,，大多設(shè)計(jì)功率在20W 以內(nèi)的LED 燈管，從不斷增長(zhǎng)的LED 亮度來(lái)說(shuō)20W 符合未來(lái)LED照明光源發(fā)展要求,，待LM 值達(dá)到150LM/W 時(shí),，才是LED 照明大呼節(jié)能輝煌時(shí)代。未來(lái)的方式是，先恒壓,，再線性恒流整合方式,。電壓保證在一定范圍內(nèi)適應(yīng)負(fù)載需要，按LED 有不同的Vf 值3～3.6V之間,，那按LED 實(shí)際數(shù)量乘于3V 計(jì)算出最低值,，再按3.6V電壓乘于數(shù)量計(jì)算出最大可能電壓值，最終確定電源部分需要調(diào)整的電壓范圍,。再線性恒流源后端恒流,，可以多路恒流源并聯(lián)使用，也可以單路多個(gè)恒流源增加電流使用,。前端電壓源部分采樣檢測(cè)恒流源壓差,，調(diào)整合適負(fù)載需求電壓，從而達(dá)到高效,、靈活的驅(qū)動(dòng)線路需求,。

         恒流源需要低壓差線性恒流器件，線性恒流源有著很好的電流誤差,，也會(huì)有很好的灰度表現(xiàn),。在小電流時(shí)可以有1～3V 的壓差，在大電流方面必須要200～300mV低壓差,，才會(huì)有較高的效率，那樣線性恒流源需要另外供電,?？傊S著技術(shù)的不斷完善,，我們的日常生活回因LED 而變得多姿多彩,。

         四、“問(wèn)天量子”LED驅(qū)動(dòng)電源及保護(hù)芯片

         針對(duì)LED電源現(xiàn)狀,，安徽問(wèn)天量子科技股份有限公司推出的“LED全串聯(lián)恒流驅(qū)動(dòng)電源 ”+ “保護(hù)芯片” 可以為行業(yè)客戶提供當(dāng)前最優(yōu)的解決方案,。具體如下：

        LED照明需要考慮亮度、成本,、節(jié)能以及壽命,，隨著LED自身工藝的進(jìn)步，LED壽命在正常工作條件下可達(dá)10萬(wàn)小時(shí),，這時(shí)LED驅(qū)動(dòng)電源是影響和限制LED壽命的主要因素,，其中包括隔離、PFC（功率因素校正）,、恒流精度,、電路效率，以及瞬態(tài)過(guò)壓沖擊、各種外界浪涌脈沖電流,，以及正常工作時(shí)的電流紋波等,。
   
        LED驅(qū)動(dòng)電源按其驅(qū)動(dòng)方式可分為恒流驅(qū)動(dòng)和恒壓驅(qū)動(dòng)。其中,，恒流驅(qū)動(dòng)電路輸出電流恒定,，電壓隨負(fù)載的不同在一定范圍內(nèi)變化；而穩(wěn)壓驅(qū)動(dòng)電路則是輸出電壓恒定,，而電流隨負(fù)載的不同在一定范圍內(nèi)變化,。由于大功率LED是一種具有典型PN結(jié)特性的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其發(fā)光強(qiáng)度是由LED的驅(qū)動(dòng)電流決定的,，電流過(guò)強(qiáng)會(huì)引起LED的衰減,，并降低壽命，電流過(guò)弱則又會(huì)影響發(fā)光強(qiáng)度,。當(dāng)LED正向?qū)〞r(shí),，正向電壓的微小變化便會(huì)引起LED電流的巨大變化，由于LED自身是大功率照明器件,，其結(jié)電壓溫度系數(shù)為-2mV/℃,，對(duì)于穩(wěn)壓驅(qū)動(dòng)電源，LED的溫度升高時(shí),，工作電流會(huì)明顯變大,，出現(xiàn)越點(diǎn)越亮的現(xiàn)象，從而加速LED老化,，因此需要恒流驅(qū)動(dòng)LED來(lái)保證使用其亮度,、色度、光衰和壽命的一致性和安全性,，同時(shí)對(duì)防老化起到重要的作用,。

        因此，恒流驅(qū)動(dòng)電源是最理想的LED驅(qū)動(dòng)方式,，這樣,，基本上不受LED數(shù)量及連接方式的限制和困擾，也不再需要研發(fā)多到數(shù)不清型號(hào)的驅(qū)動(dòng)電源,。對(duì)于大功率LED的并聯(lián),、串并聯(lián)等混聯(lián)型的連接方式，從根本上講,，一定存在分支LED的亮度,、色度、光衰和壽命等的一致性問(wèn)題,，只要其中有一顆LED出現(xiàn)短路或開路時(shí),，整個(gè)LED負(fù)載都將出現(xiàn)一定的問(wèn)題。

        采用全串聯(lián)方式驅(qū)動(dòng)LED，則不存在上述問(wèn)題,。即使當(dāng)LED的一致性差別較大時(shí),，分配在不同LED兩端的電壓不同，但通過(guò)每顆LED的電流相同,，LED的亮度一致,，光衰、壽命等都均勻,。并且由于串聯(lián)電流一般很小,，只有350mA，同樣輸出功率條件下,，器件的發(fā)熱可以大大降低,，電路效率可以大大提高，從而做到綠色節(jié)能,。

        唯一可能擔(dān)心的問(wèn)題是,，當(dāng)某一顆LED品質(zhì)不良斷開后，串聯(lián)在一起的LED將全部不亮,。解決的辦法是采用LED保護(hù)芯片,，一旦某一顆LED斷開時(shí)，LED保護(hù)芯片自動(dòng)導(dǎo)通,，提供旁流通路,，由于LED驅(qū)動(dòng)器采用恒流輸出，電流保持不變,，不影響余下所有LED正?？煽抗ぷ鳌Ｓ捎贚ED保護(hù)芯片的性能不同,，早期保護(hù)芯片自身在LED正常工作時(shí)就存在漏電流，約0.1mA~1mA,，存在一定的無(wú)用功耗,，我們公司最新研發(fā)的保護(hù)芯片L11在LED正常工作時(shí)的漏電流為0.1uA~0.2uA，幾乎完全不產(chǎn)生無(wú)用功耗,，導(dǎo)通壓降僅為1.18V(對(duì)應(yīng)電流350mA),。采用保護(hù)芯片L11可以有效的降低了無(wú)用功耗，提高了電路效率,，在提高了可靠性的同時(shí)大大節(jié)省能源,。

        另外，由于大功率LED自身抗浪涌電流和抗反向電壓能力都很差,，加強(qiáng)這方面的保護(hù)也非常重要,，除了要求LED驅(qū)動(dòng)電源要有抗瞬態(tài)過(guò)壓和抑制浪涌侵入的功能以外，給LED自身添加一道保護(hù)符使其不被損壞也是必須的，L11給LED提供了抗瞬態(tài)過(guò)壓,、抑制浪涌電流和反向靜電限壓保護(hù)的能力,。

        1、LED全串聯(lián)

       當(dāng)LED的一致性差別較大時(shí),，分配在不同的LED兩端電壓不同,，通過(guò)每顆LED的電流相同，LED的亮度一致,，色度一致,，光衰、壽命等都非常均勻,。采用保護(hù)芯片可以有效的降低無(wú)用功耗,，提高電路效率，在提高可靠性的同時(shí)大大節(jié)省能源,，從而綠色節(jié)能環(huán)保,。

        2、LED全并聯(lián)

       分配在所有LED兩端電壓相同,，當(dāng)LED的一致性差別較大時(shí),，通過(guò)每顆LED的電流不一致，分支LED的亮度也不同,，這樣LED的亮度,、色度、光衰和壽命的一致性存在問(wèn)題,，同時(shí)由于輸出電流很大,，有源器件發(fā)熱嚴(yán)重，電路效率受到影響,，可靠性大大降低,。

        3、LED混聯(lián)

       串并聯(lián)的LED數(shù)量一般采用平均分配,，并且要盡可能挑選一致性好的LED使用,，才能保證支路和單個(gè)LED的電流也相近，從而盡量保證LED的亮度,、色度,、光衰和壽命的一致性。當(dāng)任意一顆LED出現(xiàn)品質(zhì)不良短路或開路時(shí),，整個(gè)LED的工作狀態(tài)發(fā)生改變,，一般只能通過(guò)串聯(lián)個(gè)數(shù)少并聯(lián)支路多的方法解決，盡可能不去影響其余LED的正常工作,，從而要求輸出電流很大,，導(dǎo)致有源器件發(fā)熱嚴(yán)重,，電路效率大大降低，可靠性受到影響,。

         而采用問(wèn)天量子的“LED全串聯(lián)恒流驅(qū)動(dòng)電源 ”+ “保護(hù)芯片”完全可以讓LED全串聯(lián)模式得以實(shí)現(xiàn),，并且可以延長(zhǎng)LED燈珠的使用壽命，從而提升行業(yè)廠商的產(chǎn)品美譽(yù)度和競(jìng)爭(zhēng)力,。