多路LED驅(qū)動電源技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)解析

LED 燈作為一種新型節(jié)能和無污染光源，由于其特有的發(fā)光照明特性，在現(xiàn)代照明應(yīng)用中發(fā)揮著革命性的作用。作為LED 照明產(chǎn)業(yè)鏈中最為核心的部件之一，LED 驅(qū)動電源的驅(qū)動控制技術(shù)所存在的可靠性低、成本高等典型問題一直制約著LED 照明的發(fā)展。對于多路LED 驅(qū)動電源技術(shù)的開發(fā)與可靠性研究是當(dāng)前業(yè)界的一個重要課題。

1、LED 驅(qū)動現(xiàn)狀分析

國內(nèi)外通用LED 照明的一個顯著特點(diǎn)是，光源通常由數(shù)量較大的多顆LED 芯片構(gòu)成，LED自身的特性決定了LED適合恒流驅(qū)動，這一點(diǎn)已得到國內(nèi)外專家學(xué)者的共識。LED驅(qū)動方式主要是單路恒壓輸出（光源內(nèi)置恒流源）、單路恒流輸出、單路恒壓源配置多路DC／ DC 恒流輸出等方案。

1．1單輸出恒流驅(qū)動

將LED光源作為單組負(fù)載由單輸出電源進(jìn)行驅(qū)動是最簡單的LED驅(qū)動控制方式。構(gòu)成LED 光源的多顆LED 有多種連接方式。下圖1所示的是所有的LED負(fù)載串聯(lián)的連接方式，單輸出電源為恒流源特性驅(qū)動LED 燈。由于光源串聯(lián)，因此不存在均流問題，但當(dāng)LED串聯(lián)數(shù)量較大時，光源電壓將增高，過高的光源電壓要求燈具整體符合安全標(biāo)準(zhǔn)的絕緣成本增高，燈具散熱器和絕緣要求越高，熱阻也越大，散熱效果變差對LED 燈壽命會產(chǎn)生影響。

作為改進(jìn)，如下圖2所示的LED燈為網(wǎng)格狀排列結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)可避免光源的電壓過高，當(dāng)并聯(lián)LED數(shù)量較大時，單顆燈開路，對整個LED燈的影響較小，但這種單顆LED直接并聯(lián)的方式，LED的電流均衡性差，造成LED光源可靠性降低；同時其中一個LED 短路，與之并聯(lián)的LED 都將熄滅。

如下圖3 所示的結(jié)構(gòu)，LED串聯(lián)后再相互并聯(lián)，在沒有LED失效的情況下，該結(jié)構(gòu)均流特性好于圖2所示的網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)，但如果部分LED發(fā)生短路故障時，會造成多串LED 間嚴(yán)重的電流不均衡。

以上分析可見，單輸出恒流驅(qū)動，應(yīng)用中有一定的局限性，尤其是LED 光源并聯(lián)的聯(lián)接方式對光源的使用壽命和可靠性將產(chǎn)生較大影響。

1．2多輸出恒流驅(qū)動

如下圖4 所示的電路結(jié)構(gòu)，每組LED 負(fù)載由獨(dú)立恒流源特性的驅(qū)動控制方式是一種較理想的方案，這一方面解決了多路輸出間的電流不均衡問題，另一方面也克服了前述單輸出恒流驅(qū)動的缺點(diǎn)，但該方案的驅(qū)動效率相對較低。

目前較普遍采用的LED 多路驅(qū)動方案如下圖5所示，在單輸出恒壓源的輸出端口，配置若干級非隔離DC／ DC 變換器，每路LED負(fù)載由單獨(dú)的DC／DC變換器實(shí)現(xiàn)恒流驅(qū)動控制。該方案存在的缺點(diǎn)是，DC／ DC 變換器電路較為復(fù)雜，成本相對偏高，可靠性偏低；每增加一級DC／ DC 變換器，驅(qū)動效率相應(yīng)降低，且易伴生電磁干擾（EMI）；不同類型光源的每路LED 負(fù)載的電壓、電流及功率存在差異，通用DC／ DC 變換器的設(shè)計(jì)很難標(biāo)準(zhǔn)化，給產(chǎn)業(yè)化帶來很大不便。