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发光的电源转换器，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。

LED驱动电源选择和设计时应注意问题

1．高可靠性 特别像LED路灯的驱动电源，装在高空，有防水铝壳驱动电源，质量好的话不容易坏，减少维修次数。

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．高功率因数 功率因数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，也许会对功率因数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，会影响其他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，最好在恒流输出中增加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。

LED驱动电源的分类

按驱动方式

（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、应注意所使用最大承受电流及电压值，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。

（3）脉冲驱动

许多LED应用都需要具备调光功能,比如LED背光或建筑照明调光。通过调整LED的亮度和对比度可以实现调光功能。简单地降低器件的电流也许能够对LED发光进行调整,但是让LED在低于额定电流的情况下工作会造成许多不良后果,比如色差问题。取代简单电流调整的方法是在LED驱动器中集成脉宽调制(PWM)控制器。PWM的信号并不直接用于控制LED,而是控制一个开关,例如一个MOSFET,以向LED提供所需的电流。PWM控制器通常在一个固定频率上工作并且对脉宽进行调整,以匹配所需的占空比。当前大多数LED芯片都使用PWM来控制LED发光,为了确保人们不会感到明显的闪烁,PWM脉冲的频率必须大于100HZ。PWM控制的主要优点是通过PWM的调光电流更加精确,最大程度地降低LED发光时的色差。

（4）交流驱动

交流驱动器根据不同的应用也可分为降压型、升压型、变换器3种类型。交流驱动器和直流驱动器的区别除了需要对输入的交流屯进行整流滤波之外,从安全角度考虑还存在-个隔离和不隔离的问题。

交流输入驱动器主要用于改型灯:对十PAR(Parabolic Aluminum Reflector,碗碟状反射,是专业舞台上的一种常见灯具)灯、标准灯泡等而言,它们在100V、120V或230V的交流输入下运行;而对于MR16灯而言,则需要在12V的交流输入下工作。由于存在某些复杂的问题,如标准三端双向可控硅开关或前沿后沿调光器的调光能力问题,以及与电子变压器(从交流线电压生成MR16灯工作时的12V交流电)的兼容性问题(即无闪烁操作),因此,与直流输入驱动器相比,交流输入驱动器所涉及的领域更为复杂。 

交流供电(市电驱动)应用于LED驱动,一般要经过降压、整流、滤波、稳压(或稳流)等环节,使交流电源转换为直流电源,然后通过适合的驱动电路为LED提供合适的工作电流,还要有高的转换效率、较小的体积和较低的成本,同时解决安全隔离问题。考虑到对电网的影响,还要解决好电磁干扰和功率因数问题。对于中小功率的LED,其最佳电路结构是隔离式单端反激变换电路;对于大功率的应用,应该使用桥式变换电路。 

按电路结构

（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。

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。

注意事项

根据电网的用电的特点，led特性的要求以及相关LED产品，在选择LED驱动电源时要考虑到以下几点：

总体原则

a、根据LED电流和电压特点，比较理想的是使用恒流驱动。它能避免LED正向电压的改变而引起电流变动，同时恒定的电流使LED的亮度稳定。

b、另外，LED光通量与温度成反比，所以使用中应尽量减少电源发热和设计良好的散热系统。从而降低LED工作的环境温度。

c、为了保证LED产品的整体寿命，必须将LED的结温控制在一定的范围内，也就是要控制好LED产品的工作环境温度。

1、高可靠性

LED产品主要是有LED芯片和电源，散热外壳，控制电路等组成。其中LED电源的好坏直接影响了产品的好坏。特别是LED路灯产品，由于装在高空，维修不方便，维修的花费也大。

2、高效率

LED是节能产品，驱动电源也要符合节能的要求。特别是电源安装在灯具内的结构，尤为重要。因为LED的发光效率随着LED温度的升高而下降。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、恒流驱动方式

为了配合LED的伏安特性，所以LED电源必须使用恒流驱动的方式。

4、浪涌保护

LED抗冲击能力比较差，所以要加强这方面的保护。特别是一些装在户外的产品，电网负载的启停和雷击都会对电源有冲击。因此LED驱动电源的输入端要有抑制浪涌的保护电路，避免开关瞬间损坏LED。

5、温度保护功能

电源除了常规的保护功能外，最好在恒流输出中增加LED芯片温度负反馈，防止LED芯片PN结温度过高。

6、LED电源寿命

要提高LED驱动电源寿命，就需要从多方面来改善：使用较高寿命的电容，提高电源效率，做好电源的散热功能，优化灯具的散热设计。LED电源属于开关电源，开关电源的质量与可靠性取决于其电路设计，生产工艺，及器件的质量。电解电容是大功率开关电源中必不可少的组成部分。 而开关电源的正常工作寿命要取决于电源所使用的电解电容的寿命，电解电容的寿命又取决于电容本身的寿命及工作温度，电解电容在不同的温度下其工作寿命差异很大。

7、工作环境

由于各个地方环境的不同，要着重考虑LED灯具工作场所的环境，如：温度、湿度、安装位置等。

考虑到电源的工作方式，如果不加软启动电路，通电瞬间，输出会有一个电压尖峰。为更好的保护LED，所以需要加软启动电路。这一点正是驱动电源稳定性的一个关键因素

LED驱动电源失效分析

相对LED驱动电源光源来说，LED驱动电源的结构更复杂，需要权衡的地方会更多，使得LED驱动电源往往比LED光源先失效。据统计，整灯失效中超过80%的原因是电源出现了故障。导致LED驱动电源失效的原因很多，可归纳为以下几大类。

1、电子元器件老化

包括电阻、电容、二极管、三极管、LED、连接器、IC等器件开路、短路、烧毁、漏电、功能失效、电参数不合格、非稳定失效等各种失效问题。

2、PCB质量问题

包括PCB、PCBA润湿不良、爆板、分层、CAF、开路、短路等等各种失效问题。

3、LED电源散热不良

驱动电路由电子元件组成，少数元件对温度非常敏感。如电解电容，通行的电解电容寿命估算公式为“温度每降低10度，寿命增加一倍”，散热不良很可能导致其寿命大大缩短，提前失效，致使LED电压出现故障，灯具失效。尤其是对于内置式电源（放在整灯内的电源），发热量大的电源会增加整灯的导热、散热压力，LED的温度将升高，其光效和寿命将大大降低。所以在设计LED电源时，就应该重视其自身的散热问题。因此在开始设计灯具初期进行评估，电源的设计同步进行，就能解决以上问题。在设计中要综合考虑LED的散热和电源的散热，整体控制灯具的升温，这样才能设计出较好的灯具。

4、电源设计中的问题

（1）功率设计。虽然LED光效高，但是还有80%～85%的热能损耗，致使灯具内部有20～30K的温升，如果室温在25℃，灯具内部则有45～55℃，电源长时间在高温环境下工作，要保证寿命就必须加大功率裕量，一般留存1.5～2倍的裕量。

（2）元件选型。灯具内部温度在45～55℃时，电源内部温升还有20℃左右，则元件附件的温度要达到65～75℃。有些元件在高温时参数会漂移，甚至寿命会缩短，所以器件要选择能在较高温度下长时间使用的，还要特别注意电解电容和导线。

（3）电性能设计。开关电源针对LED的参数设计，主要是恒流参数，电流的大小决定LED的亮度，如果批量电流误差较大，则整批灯的亮度不均匀。而且温度的变化也能致使电源输出电流偏移。一般批量误差控制在±5%以内，才能保证灯的亮度一致，LED的正向压降有偏差，电源设计的恒流电压范围要包含LED的电压范围。多个LED串联使用时，最小压降乘以串联数量为下限电压，最大压降乘以串联数量为上限电压，电源的恒流电压范围要比这个范围稍宽些，一般上下限各留1～2V裕量。

（4）PCB布板设计。LED灯具留给电源的尺寸较小(除非电源是外置的)，所以在PCB设计上要求较高，要考虑的因素也较多。安全距离要留够，要求输入和输出隔离的电源，一次侧电路和二次侧电路要求耐压1500～2500VAC，在PCB上至少要留够3mm的距离。如果是金属外壳的灯具，则整个电源的布板还要考虑高压部分和外壳的安全距离。如果没有空间保证安全距离就要利用其他措施保证绝缘，比如在PCB上打孔、加绝缘纸、灌封绝缘胶等。另外布板还要考虑热量均衡，发热元件要均匀分布，不能集中放置，避免局部温度升高。电解电容远离热源，减缓老化，延长使用寿命。

5、雷击损坏

雷击是一种常见的自然现象，特别是在雨季尤为常见。其所带来的危害和损失全球每年以千亿美元来计。雷击分为直接雷击和间接雷击，间接雷主要包括传导雷和感应雷。由于直接雷所带来的能量冲击非常大，破坏力极强，一般电源是无法承受的，故这里主要讨论的是间接雷型。

雷击所形成的浪涌冲击是一种瞬态波，属于瞬变干扰，可以是浪涌电压，也可以是浪涌电流。沿着电源线或其他路径（传导雷）或通过电磁场（感应雷）而传送至电源线路。其波形特征是先快速上升然后慢慢下降。这种现象会对电源产生致命的影响，其产生的瞬间的浪涌冲击远远超出一般电子器件的电性应力，导致的直接结果是电子元件损坏。

6、电网电压超出电源负荷

当同一个变压器电网支路配线太长，支路中有大型动力设备时，在大型设备启停时，电网电压会剧烈波动，甚至导致电网不稳。当电网瞬时电压超过310 VAC时有可能损坏驱动器（即使有防雷装置也无效，因为防雷装置是应对几十微秒级别的脉冲尖峰，而电网波动可能达到几十毫秒，甚至几百毫秒）。因此，路灯照明支路电网上有大型电力机械时要特别注意，最好监测下电网波动幅度，或者由单独电网变压器供电。

7、焊点失效

电源封装主要涉及PCB板与元器件之间的连接工序，其中焊点扮演者重要的角色。焊点的主要作用是实现电子元器件与基板（LED电源中针对的是PCB板）的机械连接和电气连接，焊点质量严重影响着器件的可靠性。焊点失效一方面来自于生产装配中的焊接故障，如焊料桥连、虚焊、空洞、曼哈顿现象。另一方面是在服役过程中，当环境温度变化时，由于元器件与PCB板存在热膨胀系数差，在焊点内产生热应力，应力的周期性变化会造成焊点的疲劳损伤，最终导致疲劳失效。
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