分析LED驅動電源現狀 展望未來發展前景
編輯：葉子 [ 2011-3-7 9:06:31 ] 文章來源：LED大屏網
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LED是一種固體光源，當它兩端加上正向電壓，半導體中的少數載流子和多數載流子發生復合，放出的過剩能量將引起光子發射。采用不同的材料，可制成不同顏色有發光二極管。作為一種新的光源，近年來各大公司和研究機構對LED的研究方興未艾，使其光效得以大大提高，LumiLED公司目前已研發并生產出光效達到90Lm/W的白色LED，已達到白熾燈的水平。
LED驅動電源現狀
標準電燈正在經歷一場革命。出于保護能源和應對全球氣候變暖的考慮，美國一些州和其它一些國家開始禁止使用低能效的白熾燈泡。各種新技術正紛紛被用于替換白熾燈泡，其中緊湊型真空熒光燈(CFL)是主要替代方案。盡管這種CFL燈的功耗僅為白熾燈的20%，但卻含有有毒物質汞。相比之下，LED燈可以提供更高效和更環保的解決方案。
LED最初的商業應用出現在上世紀七十年代，但因其光輸出極低，應用范圍也僅限于指示燈和計算器顯示屏等領域。如今，能夠產生白光的高功率LED在效率方面不斷得以提升，價格也在逐年下降，因此它已成為主流照明應用值得考慮的選擇之一。預計隨著LED技術的發展，到2012年其發光效率將達到150流明/瓦，1000流明的成本將不足5美元(資料來源：OIDA)，屆時LED有望成為室內照明的主要來源。
2008年的北京奧運會通過眾多具體的產品形態和新技術的應用為綠色奧運、科技奧運、人文奧運等理念做了完美詮釋。LED顯示產品，在2008年北京奧運會的廣泛應用，更是光芒閃爍，為2008北京奧運會增添了絢爛異彩。
近幾屆奧運會中，LED顯示幕都是奧運比賽場館不可或缺的主要設施。2008年北京奧運會新建和改建的體育場館數量眾多，規模空前，奧運場館均采用了大量LED顯示幕作為比賽實況播放和計分顯示的設備，顯示幕產品以全彩色、高解析度、數位化等為主。可以說，2008年北京奧運會所采用的LED顯示產品從數量到技術水準以及應用方面都達到了一個新的里程碑，這其中眾多國內LED顯示產品制造企業擔當了重要的角色。
通過全球LED技術領導廠商對材料、工藝和封裝技術的努力改進，高亮度LED的發光效率和性能得到了顯著提升，除了傳統的背光和顯示面板市場外，高亮度LED開始走向室內外普通照明、汽車內外照明、探照燈、交通燈等全新應用。這些都預示著LED驅動電源將有一個廣闊的應用前景。
面臨的問題
在LED大放異彩的同時，LED驅動電源器則是LED產業鏈的發展的保障，LED電源的品質直接制約了LED產品的可靠性，因此，在LED產業鏈逐步完善的今日，LED驅動電源的成熟也至關重要。就LED電源企業而言，2009年100W左右大功率電源市場的增幅將會有很大的提升。源于100W左右的LED光源與傳統照明光源相比有著更突出的性價比，以及很快形成產業規模的LED路燈和景觀照明市場。由于LED是特性敏感的半導體器件，又具有負溫度特性，因而在應用過程中需要對其進行穩定工作狀態和保護，從而產生了驅動的概念。
LED器件對驅動電源的要求近乎于苛刻，LED不像普通的白熾燈泡，可以直接連接220V的交流市電。LED是2～3伏的低電壓驅動，必須要設計復雜的變換電路，不同用途的LED燈，要配備不同的電源適配器。國際市場上國外客戶對LED驅動電源的效率轉換、有效功率、恒流精度、電源壽命、電磁兼容的要求都非常高，設計一款好的電源必須要綜合考慮這些因數，因為電源在整個燈具中的作用就好比像人的心臟一樣重要。
2009年，雖然金融危機對世界經濟的影響很大，但是歐美等國際市場對大功率LED電源的需求量還是很大，相應的高端LED產品的出口量受金融危機影響較小。2008年中國LED應用產品產值已超過450億元RMB，LED示范應用路燈、LED全彩顯示屏顯示器件、太陽能LED、景觀照明、消費類電子背光、信號、指示等應用仍然是主要應用領域。
但是在市場一片繁榮的背景下，LED產品質量良莠不齊，對驅動電源的要求混亂，市場上LED產品如火如荼的發展態勢下，就LED驅動電源企業而言，目前面臨幾個挑戰。首先是驅動電路整體壽命，尤其是關鍵器件如電容在高溫下的壽命直接影響到電源的壽命。其次是LED驅動器應挑戰更高的轉換效率，尤其是在驅動大功率LED時更是如此，因為所有未作為光輸出的功率都作為熱量耗散，電源轉換效率的過低，影響了LED節能效果的發揮。第三，以大調光比高效率地對LED調光，同時能夠保證在高和低亮度時顏色特性恒定。同時要降低成本，目前在功率較小(1～5W)的應用場合，恒流驅動電源成本所占的比重已經接近1/3，已經接近了光源的成本，一定程度上影響了市場推廣。
展望未來
從目前市場了解來看，LED日光燈管式結構應用會較好發展。從家居照明來看，合適的照明強度還是需要10W以上節能燈具產品。熒光燈大多在7～15W功率，節能型日光燈在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,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模量產民用。日光燈管式結構符合LED散熱要求，也符合現有燈具接口方式。
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照明光源發展要求，待LM值達到150LM/W時，才是LED照明大呼節能輝煌時代！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實際數量乘于3V計算出最低值，再按3.6V電壓乘于數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。
恒流源需要低壓差線性恒流器件，線性恒流源有著很好的電流誤差，也會有很好的灰度表現。在小電流時可以有1～3V的壓差，在大電流方面必須要200～300mV低壓差，才會有較高的效率，那樣線性恒流源需要另外供電。總之，隨著技術的不斷完善，我們的日常生活回因LED而變得多姿多彩。
隨著對LED研究的進一步深入，其光效將進一步得到提高，而其成本將進一步下降，在不久的將來LED取代白熾燈甚至熒光燈而發展成21世紀的一種主要的照明光源將成為一種趨勢。
與熒光燈的電子鎮流器不同，LED驅動電路的主要功能是將交流電壓轉換為恒流電源，并同時完成與LED的電壓和電流的匹配。
從LED的伏安曲線及數字模型看，LED在正向導通后其正向電壓的細小變動將引起LED電流的很大變化，并且，環境溫度，LED老化時間等因素也將改變影響LED的電氣性能。而LED的光輸出直接與LED電流相關，所以LED驅動電路在輸入電壓和環境溫度等因素發生變動的情況下最好能控制LED電流的大小。否則，LED的光輸出將隨輸入電壓和溫度等因素變化而變化，并且，若LED電流失控，LED長期工作在大電流下將影響LED的可靠性和壽命，并有可能失效。
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