LED燈管驅動的設計原理及趨勢分析

　　近幾年，LED作為新型節(jié)能光源，高歌猛進，一路由戶外向室內照明應用場所發(fā)展。今年剛開年，不少企業(yè)高調推出LED室內照明產品，殺向LED室內照明市場。LED日光燈管成為室內應用照明產品的核心成員，從而推動LED燈管驅動電源的市場爆發(fā)。

　　LED燈管市場爆發(fā)帶動配件驅動

　　目前的嚴峻市場形勢，對于LED企業(yè)而言，是幾多歡笑幾多愁。面對這場彌漫著生死硝煙的戰(zhàn)場，對于一些企業(yè)而言是結束，而對于另一些企業(yè)而言，戰(zhàn)爭卻是剛剛開始。

　　根據(jù)NPDDisplaySearch最新報告LEDLightingMarketandForecastReport，LED燈管2013年的國際市場占有率將達到6%，且將于2016年上升至22.3%。FL燈管2013年將輸出23，000萬根，2016年預計將增至79，100萬根。

　　據(jù)行業(yè)內市場分析師預計在今明兩年我國LED驅動電源的市場規(guī)模將擴大數(shù)十億，且在技術上將迎來一定程度的突破，特別是在大功率LED驅動電源領域，因為受到LED路燈的強勁需求驅動，很可能呈現(xiàn)出不錯增長勢態(tài)。

　　LED照明的業(yè)內人士都清楚，LED驅動電源是把電源供應轉換為特定的電壓電流以驅動LED發(fā)光的電源轉換器，它在整個照明產品的設計中看似不起眼，但卻又無比關鍵。統(tǒng)計表明，2012年國內LED驅動電源市場規(guī)模為101億元，同比往年增長37%。而受到LED照明市場巨大前景的利好刺激，越來越多的企業(yè)已經(jīng)開始進入LED驅動電源領域，未來市場規(guī)模有望進一步擴大。事實上，LED電源行業(yè)經(jīng)歷企業(yè)間的相互競爭和洗牌后，也正需要這么一個趨于穩(wěn)定增長的環(huán)境來進行一些內部提升和資源優(yōu)化。

　　市場表現(xiàn)：定價難

　　LED燈管價格混亂，源于各廠家在光源模組、驅動方案選擇上的不同，產品間的物料成本差異大。

　　以替換傳統(tǒng)燈管為主“從整體上看，LED燈管的主要市場還是在替換市場方面，因為這塊市場在短期內釋放量大，目前的LED燈管都是以替換傳統(tǒng)日光燈管為主?！鄙钌请娖鞲笨偨?jīng)理林上耀針對目前的LED燈管市場作出了點評。

　　LED燈管在進行產品規(guī)格尺寸定型的時候，主要是以參考傳統(tǒng)日光燈管的規(guī)格尺寸、產品功率和照度來確定。

　　“LED燈管的尺寸、長度、堵頭規(guī)格和傳統(tǒng)日光燈管保持一致。LED燈管規(guī)格對應的功率則以‘LED燈管功率=傳統(tǒng)日光燈管功率x50%’的定律來計算確定?！睋?jù)金其彬介紹，以T8管為例，LEDT8-0.6M-9W是對應傳統(tǒng)T8-0.6M-18W，而LEDT8-1.2M-18W則對應傳統(tǒng)T8-1.2M-36W。LEDT5燈管也是用類似的方法來和傳統(tǒng)燈管對應。

　　LED日光燈管產品技術含量低，眾多小企業(yè)大量涌入，市場公模配件也十分普遍，很多產品的零配件通用，小企業(yè)來進行加工生產以此來降低成本，也會讓產品同質化現(xiàn)象越來越嚴重，價格戰(zhàn)更激烈。企業(yè)在價格戰(zhàn)中利潤日益攤薄，很少企業(yè)能夠拿出資金來進行長久研發(fā)，行業(yè)間產品互相抄襲。企業(yè)的發(fā)展主要依賴于控制生產成本和增加銷售額，顯然采用這種思維模式去做LED室內產品，也必將會把這個市場和產業(yè)越做越亂。

　　LED燈管驅動十大設計原理

　　1、LED日光燈電源為什么一定要恒流的呢？

　　LED半導體的特性決定其受環(huán)境影響較大，譬如溫度升高，LED的電流會增加；電壓的增加，LED的電流也會增加。長期超過額定電流工作，會大大縮短LED的使用壽命。而LED恒流就是在溫度和電壓等環(huán)境因素變化時，確保其工作電流不變。

　　2、LED日光燈電源要怎樣才可以與燈板匹配？

　　一些客戶先設計燈板，再找電源，發(fā)現(xiàn)很難有合適的電源，要么電流太大，電壓太小(如I>350mA，V<40V)；要么電流太小，電壓太高(如I<40mA，V>180V)，造成的結果是發(fā)熱嚴重，效率低，或者輸入電壓范圍不夠。其實，選擇一個最優(yōu)良的串并接方式，加在每個LED上的電壓電流是一樣的，而電源的效果卻能發(fā)揮最好的性能。最好的方式是先和電源廠商溝通，量身定做。

　　3、LED日光燈電源的工作電流是多少才是最合適呢？

　　一般LED的額定工作電流20毫安培，有的工廠一開始就用到盡，設計20毫安培，實際上此電流下工作發(fā)熱很嚴重，經(jīng)多次對比試驗，設計成17～19毫安培是比較理想的，推薦設計為18毫安培。

　　4、LED日光燈電源的工作電壓是多少呢？

　　一般LED的推薦工作電壓是3.0-3.5V，經(jīng)測試，大部分工作在3.125V，所以按3.125V計算式比較合理的。M個燈珠串聯(lián)的總電壓=3.125*M　　5、LED燈板的串并聯(lián)與寬電壓要多寬呢？

　　要使LED日光燈工作在輸入電壓范圍比較寬的范圍(全電壓)AC85～265V，則燈板的LED串并聯(lián)方式很重要。由于目前的電源一般為非隔離的降壓式電源，在要求寬電壓時，輸出電壓不要超過72V，輸入電壓范圍是可以到達85～265V的。也就是說，串聯(lián)數(shù)不超過23串。并聯(lián)數(shù)不要太多，否則工作電流太大，發(fā)熱嚴重，推薦為6并/8并/12并?？傠娏鞑怀^240毫安培為好。還有一種寬電壓方案，就是先用L6561/7527把電壓抬高到400V，然后再降壓，相當于兩個開關電源，成本貴一倍，此方案性價比不高，沒有市場。

　　6、LED的串并聯(lián)與PFC功率因素及寬電壓的關系是什么樣的？

　　目前市場上的電源PFC有三種情況：一種是不帶PFC專用電路的，其PFC一般在0.65左右；一種是帶被動式PFC電路的，燈板匹備得好，PFC一般在0.92左右；還用一種是用有源主動式7527/6561電路做的，PFC可以達到0.99，但這個方案的成本比第二種方案貴一倍。所以第二種方案的較多。對于被動式PFC電路：也叫做填谷式PFC電路，其工作電壓范圍是交流輸入電壓峰值的一半。如輸入是180V，其峰值是180*1.414=254V，峰值電壓的一半是127V，再減去降壓式的壓差30V，其最大輸出是90V，所以LED燈珠串聯(lián)數(shù)最多28串。因此，要想得到比較大的功率因素，燈珠的串聯(lián)數(shù)不能太多，否則，就達不到低電壓的要求。

　　7、LED日光燈電源恒流精度多少才最合適？

　　市場上有的電源的恒流精度太差，象市面上流行的PT4107/HV9910/BP2808/SMD802方案等恒流的方案，誤差達到±8%或±10%，恒流誤差太大。一般要求在±3%就可以了。按3%的誤差，6路并聯(lián)，每路的誤差約±0.5%，如果是12路并聯(lián)，每路的誤差約±0.25%，該精度足夠了。精度太高，成本會大大增加。而且對LED來講，17毫安培和17.5毫安培影響不大。

　　8、隔離/非隔離

　　一般隔離電源如做成15W，放在LED燈管內，其變壓器體積很大，很難放進去。尤其對T6/T8燈管，幾乎不可能的，所以隔離的一般只能做到15W，超過15W的很少，并且價格很貴。所以，隔離的性價比不高，一般是非隔離的占主流較多，體積可以做得更小，最小可以做到高8毫米，實際上，非隔離的安全措施做好了，是不存在問題的。　　9、LED日光燈電源效率

　　輸出功率(輸出LED的電壓*輸出電流/輸入功率)。這個參數(shù)尤為重要，如果效率低就意味著輸入功率有很大一部分轉化為熱量散發(fā)出來；如果是裝在燈管內就會產生一個很高的溫度，再加上我們LED的一個光效比所散發(fā)熱量，就會疊加產生更高的溫度.而我們的電源內部所有電子零件的壽命都會隨溫度的上升而縮短.所以說效率是決定電源壽命最根本的因子，效率不能太低，否則消耗在電源上的熱量太大。一般在80%以上就可以了，不過，效率與燈板的匹配接法有關。

　　10、LED日光燈電源尺寸

　　高度是限制的主要因素，一般用于T6管/T8的尺寸要求高度不能太高≤9毫米。T10管的高度≤15毫米。長度可以偏長，更易于散熱。

　　LED燈管驅動技術發(fā)展趨勢

　　從目前市場了解來看，LED日光燈管式結構應用會較好發(fā)展。從家居照明來看，合適的照明強度還是需要10W以上節(jié)能燈具產品。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集中設計10W以上的功率，散熱會令我們很頭痛，也是影響成本的重要因數(shù)，顯然像燈泡結構式的產品很不適合LED應用。像射燈這樣產品不大可能規(guī)模量產民用。日光燈管式結構符合LED散熱要求，也符合現(xiàn)有燈具接口方式。

　　廠商從成本考量，大多設計功率在20W以內的LED燈管，從不斷增長的LED亮度來說20W符合未來LED照明光源發(fā)展要求，待LM值達到150LM/W時，才是LED照明大呼節(jié)能輝煌時代！未來的方式是，先恒壓，再線性恒流整合方式。電壓保證在一定范圍內適應負載需要，按LED有不同的Vf值3～3.6V之間，那按LED實際數(shù)量乘于3V計算出最低值，再按3.6V電壓乘于數(shù)量計算出最大可能電壓值，最終確定電源部分需要調整的電壓范圍。再線性恒流源后端恒流，可以多路恒流源并聯(lián)使用，也可以單路多個恒流源增加電流使用。前端電壓源部分采樣檢測恒流源壓差，調整合適負載需求電壓，從而達到高效、靈活的驅動線路需求?！?strong>　具體表現(xiàn)為以下四點：

　　1、針對LED的特點開發(fā)一系列恒壓恒流控制電子電路，利用集成電路技術將每顆LED的輸入電流控制在最佳電流值，使得LED能獲得穩(wěn)定的電流，并產生最高的輸出光通量。LED驅動電路在輸入電壓和環(huán)境溫度等因素發(fā)生變動的情況下最好能控制LED電流的大小。

2、LED驅動電路具有智能控制功能，使LED的負載電流能夠在各種因素的影響下都能控制在預先設計的水平上。當負載電流因各種因素而產生變化時，初級控制IC可以通過控