深度解析LED大功率驱动电源及其应用产品

        大功率发光二极管用于一般照明是本世纪的新课题,其节能、安全、长寿命的综合优势将引发下一轮照明产业的革命.但是,大功率发光二极管是低电压单向导电器件,正常工作时的正向压降3-4伏.要用于一般照明必须解决电源变换的问题.

        用原始电源给发光二极管供电有4种情况:低电压驱动发光二极管、过渡电压驱动发光二极管、高电压驱动发光二极管、市电驱动发光二极管.不同的情况在电源变换器的技术实现上有不同的方案.下面我们简要的介绍一下这几种情况下的电源驱动方法及其应用产品.

          一、低电压驱动发光二极管

        低电压驱动就是指用低于发光二极管正向导通压降的电压驱动发光二极管,如一节普通干电池或者一节镍铬/镍氢电池,其供电电压在0.8-1.65V之间.

        低电压驱动发光二极管需要把电压升高到足以使发光二极管导通的电压值.对于发光二极管这样的低功耗照明器件这是一种常见的使用情况,如发光二极管手电筒,发光二极管应急灯、节能台灯等。

        低电压驱动发光二极管主要是解决升压的问题,由于受电池容量的限制,一般功率不大,但要求有最低的成本和比较高的变换效率,考虑有可能配合一节5号电池工作,还要求有最小的体积.其最佳技术方案是泵式升压变换器。

         LED-1W1P是一种采用泵式升压方案的脉冲输出LED驱动模块,具有最简洁的电路结构,最低的生产成本,最小的体积,最高的变换效率,外加一个10K的电位器就可以方便的0—100%连续脉宽调光.正常工作电压0.8-1.8V,起动电压0.6伏,完全熄灭电压低于0.35伏.最大输出功率1瓦.可以用来驱动一个350mA的1瓦大功率发光管或者并联驱动18个20mA的小功率发光管.本模块非精密控制器件,电池电压降低输出功率会减小.

         模块有5个引出脚,电源正极,电源负极,输出脚,还有两个调光控制脚,发光二极管正极接输出脚,负极接电源负极,控制极之间接一个10K电位器用于调光.如果不需要调光,把两个控制脚直接相连即可.模块为圆形结构.体积为:Φ14.5×13mm.

        本类型模块不得空载通电,否则可能损坏.

        LED-3W6D是一种泵式升压直流输出的LED驱动模块,输入电压6V,最大输出电压12V,输出功率4瓦,输出电流350mA,可以驱动1至3个1瓦的大功率发光二极管.模块有5个引脚,电源正,电源负,输出正,输出负,控制脚.模块体积30×18×16mm.

         该模块功能较强,输出带限流限压功能,输入有低电压截止功能,以保护蓄电池不会过放电.控制端可以接受外部的光控、遥控信号实现受控开关机.

         二、过渡电压驱动发光二极管

        过渡电压驱动是指给发光二极管供电的电源电压值在发光二极管管压降附近变动,这个电压有时可能略高于发光二极管管压降,有时可能略低于发光二极管管压降.如一节锂电池或者两节串联的铅酸电池,满电时电压在4伏以上,电快用完时电压在3伏以下.典型应用如发光二极管矿灯,发光二极管应急灯.

         过渡电压驱动发光二极管的电源变换电路既要解决升压问题,还要解决降压问题,为了配合一节锂电池工作,也需要有尽可能小的体积和尽量低的成本.一般情况下功率也不大,其最高性价比的电路结构是反极性泵式变换器.

        LED-1W3P是一种脉冲输出型泵式反极型变换模块.电路结构简洁,生产成本低,体积小,输出效率低于上述升压型变换器,外加一个10 K的电位器可以方便的0—100%连续脉宽调光.正常工作电压2.5-4.6V,最大输出功率1瓦.起动电压0.7伏,完全熄灭电压低于0.35伏.可以用来驱动一个350mA的1瓦大功率发光管或者并联驱动18个20mA的小功率发光管.电源电压降低输出功率减小.

         模块有5个引出脚,电源正极,电源负极,输出,两个调光控制脚,发光二极管正极接输出脚,负极接电源正极,控制脚之间接10 K电位器调光.如果不需要调光,把两个控制脚直接相连即可.模块为圆形结构.体积为:Φ14.5×13mm.

         如果外加一个电解电容,电容正极接输出端,负极接电源正极,发光二极管正极接输出端,负极接电源负极,两个控制脚需直接相连,即成为一个直流升压电路,模块的最大输出功率将增加到3瓦,能驱动一个3瓦的大功率发光管或者并联驱动三个1瓦的大功率发光管,但不能调光.

        本类型模块也不得空载通电,否则可能损坏.

         三、高电压驱动发光二极管

        高电压驱动是指给发光二极管供电的电源电压值始终高于发光二极管管压降.如6伏、12伏、24伏蓄电池.典型应用如太阳能草坪灯,太阳能庭院灯,机动车的灯光系统等.

        高电压驱动发光二极管要解决降压问题,由于高电压驱动一般是由普通蓄电池供电,不一定要求体积很小,可能会用到比较大的功率,也应该有尽量低的成本.变换器的最佳电路结构是串联开关降压电路.

        LED-3W12是一种串联开关降压直流稳压输出LED驱动模块,配合12伏蓄电池工作,电路比较简洁,,生产成本低,变换效率高,正常工作电压10-15V,最大输出功率3瓦,可以用来驱动一个750mA的3瓦大功率发光管或者并联驱动3个1瓦大功率发光管.

        模块有3个引出脚,电源正极,电源负极,输出,发光二极管正极接电源正极,负极接输出端.体积为:26×18×16mm.

         四、市电驱动发光二极管

        这是一种对发光二极管照明应用最有影响的供电方式,是半导体照明普及应用必须要解决好的问题.

         用市电驱动发光二极管要解决降压和整流问题,还要有比较高的变换效率,有较小的体积和较低的成本,还应该解决安全隔离问题,考虑对电网的影响,还要解决好电磁干扰和功率因素问题.对中小功率的发光二极管灯,其最佳电路结构是隔离式单端反激变换器.对于大功率的应用,应该使用桥式变换电路.下面介绍3种用于市电的小功率LED灯驱动模块.

         1、LED-H2W4V系列电源变换模块。

         该模块是专门为了解决LED灯的市电驱动问题设计的产品,模块使用单端反激式变换电路,宽程输入,可以在世界各地的交流市电电网上使用.输入电压220伏时最大输出功率2瓦,输入电压降低,最大输出功率也按比例降低,输入电压为110伏时最大输出功率只有1瓦.输入端和输出端全隔离,触摸输出端不会有触电危险.模块封灌制做,能够在大湿度,高粉尘,强震动等恶劣环境下使用.模块内部有电磁辐射抑制电路,高频干扰小.内部有短路保护功能,输出端短路模块不会损坏.

        为了使电路结构简洁,体积小,成本低,模块没有使用精度高的隔离反馈式稳压控制电路,而是使用的间接检测式稳压控制电路,因此,负载加重时输出电压会下降,但输入电压的大幅度变化对输出电压没有影响.

        技术指标:
交流输入电压     AC 90-253V
空载输出电压     DC   空载 4.8V;空载 3.3V
输出功率         2W(220V);1W(110V)
短路电流         〈1A
变换效率         70%
功率因子         90%
使用环境温度     –20-50
使用环境湿度     〉95%
外形尺寸         E27灯头封装
使用方法: 模块有2输出引脚接负载.可以驱动一个1瓦的发光管或者驱动18个小功率发光管.

         2、LED-H4W系列电源变换模块。

        该模块使用单端反激式变换电路,宽程输入,可以在世界各地的交流市电电网上使用.输入电压220伏时最大输出功率4瓦,输入电压降低,最大输出功率也按比例降低,输入电压为110伏时最大输出功率只有2瓦.输入端和输出端全隔离,触摸输出端不会有触电危险.模块封灌制做,能够在大湿度,高粉尘,强震动等恶劣环境下使用.模块内部有电磁辐射抑制电路,高频干扰小.内部有短路保护功能,输出端短路模块不会损坏。

       为了使电路结构简洁,体积小,成本低,模块没有使用精度高的隔离反馈式稳压控制电路,而是使用的间接检测式稳压控制电路,因此,负载加重时输出电压会下降,但输入电压的大幅度变化对输出电压没有影响.

       技术指标:
交流输入电压     AC 90-253V
空载输出电压     DC   空载 4.8V;空载 3.3V
输出功率         4W(220V);2W(110V)
短路电流         〈1A
变换效率         70%
功率因子         90%
使用环境温度     –20-50
使用环境湿度     〉95%
外形尺寸         19.5×22.5×32mm 
 使用方法: 模块有4个引脚,两个输入引脚,接交流市电,输出引脚接负载.可以驱动一个3瓦的发光管或者最多并联驱动3个1W的发光管,使用时要根据情况在每个发光管上串联一个0.47—3奥姆的电阻限流,如果用于驱动普通20mA的小功率发光二极管,最多可以并联驱动50个.

        本模块还可以应用户要求制作成高电压输出型,以串联驱动多个发光管。

        3、LED-H12W12V系列电源变换模块。

        该模块使用单端反激式变换电路,宽程输入,可以在世界各地的交流市电电网上使用.输入电压220伏时最大输出功率12瓦,输入电压降低,最大输出功率也按比例降低,输入电压为110伏时最大输出功率只有6瓦.输入端和输出端全隔离,触摸输出端不会有触电危险.模块封灌制做,能够在大湿度,高粉尘,强震动等恶劣环境下使用.模块内部有电磁辐射抑制电路,高频干扰小.内部有短路保护功能,输出端短路模块不会损坏.

     模块式精密稳压器件,输入电压的变化和输出负载的变化都能保持稳定的输出电压。
     技术指标:
交流输入电压     AC 90--253V
空载输出电压     DC   12V
输出功率         12W(220V);6W(110V)
短路电流         〈2A
变换效率         75%
功率因子         90%
使用环境温度     –20--50
使用环境湿度     〉95%
外形尺寸         50x38x25mm
使用方法:模块有4个引脚,两个输入引脚,接交流市电,输出引脚接负载. 
本模块还可以应用户要求制作成高电压输出型,以串联驱动多个发光管.