LED灯驱动电源的技术方案和使用模块

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LED灯驱动电源的技术方案和使用模块

   大功率LED灯驱动电源的技术方案和功能模块 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。 生产和生活中的原始电源有各种形式，但无论那种电源，一般都不能直接给发光二极管供电。因此，要用发光二极管做照明光源就要解决电源变换的问题。

大功率发光二极管实际上是一个电流驱动的低电压单向导电器件，给发光二极管供电的电源变换器的设计必须要注意发光二极管以下五个特点：

       1、发光二极管是单向导电器件。由于这个特点，就要用直流电流或者单向脉冲电流给发光二极管供电。

       2、发光管是一个具有P/N结结构的半导体器件，具有势垒电势，这就形成了导通门限电压，加在发光二极管上的电压值超过这个门限电压二极管才会充分到通。大功率发光二极管的门限电压一般在2.5V以上，正常工作时的管压降3―4V。

       3、发光二极管的电流/电压特性是非线性的。流过发光二极管的电流在数值上等于供电电源的电动势减去发光二极管的势垒电势再除以回路的总电阻（电源内阻、引线电阻、发光管体电阻之和）。因此，流过发光二极管的电流和加在发光管两端的电压不成正比。

       4、发光二极管的P/N结是负的温度系数 温度升高发光二极管的势垒电势降低。由于这个特点，所以发光二极管不能直接用电压源供电，必须采取限流措施，否则随着管子工作时温度的升高电流会越来越大以至损坏。

       5、流过发光管的电流和发光管的光通量的比值也是非线性的。 发光二极管的光通量随着流过发光管的增加而增加，但却不成正比，越到后来光通量增加得越少。因此，应该使发光管在一个发光效率比较高的电流值下工作。

  另外，发光二极管也和其他光源一样，所能承受的电功率是有限的。如果加在发光二极管上的电功率超过一定数值，发光管可能损坏。 有于生产工艺和材料特性方面的差异，同样型号的发光管的势垒电势以及发光管的内阻也不完全一样，这就导致发光管工作时的管压降不一致，再加上发光管势垒电势具有负的温度系数，因此，发光管不能直接并联使用。由于上述原因，用发光管作照明必须有合理的驱动。用原始电源给发光二极管供电有4种情况：1、低电压驱动。2、过渡电压驱动。3、高电压驱动。4、市电驱动。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。

       1、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镍铬/镍氢电池，其正常供电电压在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，发光二极管应急灯，节能台灯等。由于受单节电池容量的限制，一般不需要很大功率，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10 K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。该模块非精密控制器件，电池电压降低输出功率会减小。该模块有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*14mm。本模块是专门针对发光二极管的特点设计的，只能用于驱动发光二极管，不能作为一般电源变换器使用。并且不得空载通电，否则可能损坏。

       LED-1W1D是一种采用泵式升压电路的直流稳压/稳流输出LED驱动模块，输出端对地是4.5V的稳压输出，输出端对恒流端是350mA稳流输出，用户可以灵活使用。该系列模块有用于一节碱性电池或者镍氢/镍镉电池的产品和用于一节锂电池的产品两种规格。体积：20*15*15mm。该模块由4根引出线，正电源，地线，输出端，恒流端，使用时发光二极管根据需要的工作模式连接。由于该模块对地是稳定直流输出，因此可以做为普通DC/DC升压电源使用。

       2、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。用这类电源供电的典型应用如发光二极管矿灯。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。

       3、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。该模块有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*14mm。本模块是专门针对发光二极管的特点设计的，只能用于驱动发光二极管，不能作为一般电源变换器使用。并且不得空载通电，否则可能损坏。

       3、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，会用到比较大的功率，如机动车照明和信号灯光，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，输入电压10----15V，输出电压4.5V，最大输出功率3瓦。起动电压5伏，失控电压低于5伏。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。该模块有3个引出脚，电源正极，电源负极，输出，发光二极管正极接输出脚，负极接电源负极。体积为：25*18*16mm。本模块是稳压直流输出，可以作为一般降压式DC/DC电源变换器使用。

       4、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价值的供电方式，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。下面介绍两种用于市电的LED灯驱动模块。

       LED-H4W系列电源变换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% 功率因数 90% 使用环境温度 C20----50 使用环境湿度 >95% 外形尺寸 30x22x19mm 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欧姆的电阻限流，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。

       LED-H12W电源变换模块是一种输出功率12瓦的中等功率电源变换模块，采用单端反激式电路结构，标准输出电压为12v，也可由用户定制。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 <1A 变换效率 70% 功率因数 90% 使用环境温度 C20----50 使用环境湿度 >95% 外形尺寸 50x38x25mm 本系列模块两个输入引脚，两个输出引脚，输入输出全隔离，具有完善的保护功能和稳定的输出电压，可以做为一般AC/DC电源变换器使用。

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   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。


! Z$ a* k" f3 k8 b3 V+ H! i# g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
8 g7 x% R% X, Z& c     空载输出电压     DC  空载 4.8V；空载 3.3V
# Z! u5 g& c5 S     输出功率         2W（220V）；1W（110V）
     短路电流         〈1A
  C2 _7 d+ T$ k: z. i9 l" e2 e     变换效率         70％
+ a& ?1 ?& A3 C. ], z     功率因数         90％
( Z9 D$ b' w" ^3 m4 P     使用环境温度     –20-50
$ P' g5 Y; b: I1 s. q3 k8 j" f! E     使用环境湿度     〉95％
; J3 f3 H9 [6 g, P; R7 ~     外形尺寸         E27灯头封装
; K- V/ W% F  z; \2 \) E3 ]* {. C     使用方法：
8 y* A* T4 X' `! z     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。
# S) y8 w% a& F3 @) G
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：
8 k! M! R9 h. l  I5 `& a     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％
) q$ O0 T" s7 L     功率因数         90％
0 {5 e3 T" {1 @! F" P     使用环境温度     –20-50
; x5 o& z) T3 y+ s6 r& Q     使用环境湿度     〉95％
     外形尺寸         19.5×22.5×32mm
+ P; \% |- X. W: z4 ~     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欧姆的电阻限流，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：
. b( M: y  f0 W     交流输入电压     AC 90－－253V
     空载输出电压     DC  12V
4 U8 C8 W3 V; k     输出功率         12W（220V）；6W（110V）
7 j5 {" ~/ ^0 T8 |! h; Y) j     短路电流         〈2A
     变换效率         75％
; S! ~3 }  {/ i4 @8 R     功率因数         90％
) [0 N- T$ H' \. L% ^     使用环境温度     –20－－50
% d9 X8 A. K1 E) Y9 y) D     使用环境湿度     〉95％
     外形尺寸         50x38x25mm
1 b, U4 M7 w1 _     使用方法：
, x  P! ~' @' S2 ^4 f7 J     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。
1 Z$ c: y: k" R- o     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。

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