LED驱动器

简介

    LED驱动器（LED Driver），是指驱动LED发光或LED模块组件正常工作的电源调整电子器件。由于LED PN结的导通特性决定，它能适应的电源的电压和电流变动范围十分狭窄，稍许偏离就可能无法点亮LED或者发光效率严重降低，或者缩短使用寿命甚至烧毁芯片。现行的工频电源和常见的电池电源均不适合直接供给LED，LED驱动器就是这种可以驱使LED在电压或电流状态下工作的电子组件。

    由于LED应用几乎遍及电子学应用的各个领域，其发光强度，光色以及通断控制等变化几乎是无法预估的，所以LED驱动器也就成为几乎是一对一的伺服器件，使这个器件家族成员变得五花八门。最简单的LED驱动器（如果能这样称呼它的话）可能就是一个或几个串并联的阻容元件在回路中分流分压，它根本不成其为一个独立的产品。而对于要求提供稳定的恒流恒压输出的更普遍的商业应用，则形成了一系列有精确的电源调整能力的系统解决方案。实现这些解决方案，通常需要比较复杂的电路设计，其核心是LED驱动IC的集成化应用。通过在LED驱动IC外围设置不同的支持电路，构建针对不同的LED应用解决方案，小到手机显示屏背光和按键灯光驱动，大到大功率LED路灯和大型户外LED显示屏等。

    比较通用的大功率LED驱动器设计和供应，一般都由公司担当。这些公司将其二次封装成模块后供应给LED终端应用产品制造商。而不太通用的LED终端应用产品的驱动设计，可能需要自己动手设计。它成为这个LED终端应用产品独具技术含量的重要组成部分。因为作为封装产品的LED在上游，其技术性能已经固化在LED产品中，而打造独具特色的终端LED应用产品，对光源而言除了在LED驱动功能上下功夫之处，其它还可以打拼的地方已经不多了。

    由于LED驱动器在LED应用产品上的独到重要性和广泛的用户需求，使得作为LED驱动器的心脏部件的LED驱动IC成了整个技术环节中的关键元素。促使很多生产商，其中不乏上市公司，以LED驱动作为其主营产品，向下游产业大量供应LED驱动IC，如杭州士兰微、深圳泉芯电子、深圳光华源科技、深圳国微电子、华润矽威科技，台湾地区的点晶科技、聚积科技、广鹏科技、台晶科技、飞虹、茂达、圆创等等。在这领域的具有行业风范的美国厂商也不少，如美国国家半导体公司、美信、德州仪器、安森美、凌特公司、飞兆半导体等等。

    LED驱动电源是把电源供应转换为特定的电压电流以驱动LED发光的电压转换器，通常情况下：LED驱动电源的输入包括高压工频交流（即市电）、低压直流、高压直流、低压高频交流（如电子变压器的输出）等。而LED驱动电源的输出则大多数为可随LED正向压降值变化而改变电压的恒定电流源。

特点

    根据电网的用电规则和LED驱动电源的特性要求，在选择和设计LED驱动电源时要考虑到以下几点：

    1．高可靠性 特别像LED路灯的驱动电源，装在高空，维修不方便，维修的花费也大。

    2．高效率 LED是节能产品，驱动电源的效率要高。对于电源安装，LED驱动电源在灯具内的结构，尤为重要。因为LED的发光效率随着LED温度的升高而下降，所以LED的散热非常重要。电源的效率高，它的耗损功率小，在灯具内发热量就小，也就降低了灯具的温升。对延缓LED的光衰有利。

    3．高功率因素 功率因素是电网对负载的要求。一般70瓦以下的用电器，没有强制性指标。虽然功率不大的单个用电器功率因素低一点对电网的影响不大，但晚上大家点灯，同类负载太集中，会对电网产生较严重的污染。对于30瓦~40瓦的LED驱动电源，据说不久的将来，也许会对功率因素方面有一定的指标要求。

    4．驱动方式 通行的有两种：其一是一个恒压源供多个恒流源，每个恒流源单独给每路LED供电。这种方式，组合灵活，一路LED故障，不影响其他LED的工作，但成本会略高一点。另一种是直接恒流供电，LED串联或并联运行。它的优点是成本低一点，但灵活性差，还要解决某个LED故障，不影响其他LED运行的问题。这两种形式，在一段时间内并存。多路恒流输出供电方式，在成本和性能方面会较好。也许是以后的主流方向。

    5．浪涌保护 LED抗浪涌的能力是比较差的，特别是抗反向电压能力。加强这方面的保护也很重要。有些LED灯装在户外，如LED路灯。由于电网负载的启甩和雷击的感应，从电网系统会侵入各种浪涌，有些浪涌会导致LED的损坏。因此LED驱动电源要有抑制浪涌的侵入，保护LED不被损坏的能力。

    6．保护功能 电源除了常规的保护功能外，在恒流输出中增加LED温度负反馈，防止LED温度过高。

    7．防护方面 灯具外安装型，电源结构要防水、防潮，外壳要耐晒。

    8．驱动电源的寿命要与LED的寿命相适配。

    9．要符合安规和电磁兼容的要求。　随着LED的应用日益广泛，LED驱动电源的性能将越来越适合LED的要求。

分类

    驱动方式可分类

    （1）恒流式:

    a、恒流驱动电路输出的电流是恒定的，而输出的直流电压却随着负载阻值的大小不同在一定范围内变化，负载阻值小，输出电压就低，负载阻值越大，输出电压也就越高；

    b、恒流电路不怕负载短路，但严禁负载完全开路。

    c、恒流驱动电路驱动LED是较为理想的，但相对而言价格较高。

    d、应注意所使用承受电流及电压值，它限制了LED的使用数量；

    （2）稳压式：

    a、当稳压电路中的各项参数确定以后，输出的电压是固定的，而输出的电流却随着负载的增减而变化；

    b、稳压电路不怕负载开路，但严禁负载完全短路。

    c、以稳压驱动电路驱动LED，每串需要加上合适的电阻方可使每串LED显示亮度平均；

    d、亮度会受整流而来的电压变化影响。

    电路结构方式分类

    （1）电阻、电容降压方式：通过电容降压，在闪动使用时，由于充放电的作用，通过LED的瞬间电流极大，容易损坏芯片。易受电网电压波动的影响，电源效率低、可靠性低。

    （2）电阻降压方式：通过电阻降压，受电网电压变化的干扰较大，不容易做成稳压电源，降压电阻要消耗很大部分的能量，所以这种供电方式电源效率很低，而且系统的可靠也较低。

    （3）常规变压器降压方式：电源体积小、重量偏重、电源效率也很低、一般只有45%～60%，所以一般很少用，可靠性不高。

    （4）电子变压器降压方式：电源效率较低，电压范围也不宽，一般180～240V，波纹干扰大。

    （5）RCC降压方式开关电源：稳压范围比较宽、电源效率比较高，一般可以做到70%～80%，应用也较广。由于这种控制方式的振荡频率是不连续，开关频率不容易控制，负载电压波纹系数也比较大，异常负载适应性差。

    （6）PWM控制方式开关电源：主要由四部分组成，输入整流滤波部分、输出整流滤波部分、PWM稳压控制部分、开关能量转换部分。PWM开关稳压的基本工作原理就是在输入电压、内部参数及外接负载变化的情况下，控制电路通过被控制信号与基准信号的差值进行闭环反馈，调节主电路开关器件导通的脉冲宽度，使得开关电源的输出电压或电流稳定（即相应稳压电源或恒流电源）。电源效率极高，一般可以做到80%～90%，输出电压、电流稳定。一般这种电路都有完善的保护措施，属高可靠性电源。

    3。按电源安装位置分类　驱动电源按安装位置可分为外置电源和内置电源。

    （1）外置电源　顾名思义，外置电源就是把电源安装在外面的。一般电压比较高，对人有安全危险的，就需要外置电源。与内置电源的区别就是电源加了一个外壳，常见的有路灯。

    （2）内置电源　就是把电源安装在灯具内，一般都是电压比较低，12v到24v，对人没什么安全隐患。这个常见的有球泡灯。

应用

    从大功率LED主要应用市场----景观灯，来分析大功率LED市场，景观照明市场作为LED照明的应用市场，所占的份额大约在43%。它的新一轮快速增长必将带动整体LED照明产业的快速发展。上海、厦门、北京、大连、南昌等一些大中型 城市的景观照明已经颇具规模，完成了相当部分的 LED照明示范工程，这些在大中城市示范工程的顺利完成加上在奥运场馆的成功运用，预示着LED 照明在景观照明方面的技术已渐趋成熟。不管是国内或者国外，城市的景观都是一个城市的标志性建筑产物，而作为景观照明的霓虹灯正在世界各地因能源，节能，环保等问题逐渐被LED景观灯所代替，世界各地大约有70多万个城市，以一个城市5000盏计算，一盏灯1000元左右计算，光这些所产生的巨大经济效益是不可预估的。

    驱动器是LED照明的核心部件，随着LED芯片技术的成熟，LED光源的质量已经非常可靠，很多情况下LED灯具的故障都是来自驱动器。大功率LED 驱动电源属于新兴产业，尚未形成集中的产业聚集，因此，区域性不明显。且进入行业的企业数量并不多，因此，竞争激烈程度较低。