一、LED 驅動電源的使用現狀分析

         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。

         二、LED 驅動電源面臨的問題解讀

         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L E D 、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。

          三、LED 驅動電源的展望

          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。

         四、“問天量子”LED驅動電源及保護芯片

         針對LED電源現狀，安徽問天量子科技股份有限公司推出的“LED全串聯恒流驅動電源 ”+ “保護芯片” 可以為行業客戶提供當前最優的解決方案。具體如下：

        LED照明需要考慮亮度、成本、節能以及壽命，隨著LED自身工藝的進步，LED壽命在正常工作條件下可達10萬小時，這時LED驅動電源是影響和限制LED壽命的主要因素，其中包括隔離、PFC（功率因素校正）、恒流精度、電路效率，以及瞬態過壓沖擊、各種外界浪涌脈沖電流，以及正常工作時的電流紋波等。
   
        LED驅動電源按其驅動方式可分為恒流驅動和恒壓驅動。其中，恒流驅動電路輸出電流恒定，電壓隨負載的不同在一定范圍內變化；而穩壓驅動電路則是輸出電壓恒定，而電流隨負載的不同在一定范圍內變化。由于大功率LED是一種具有典型PN結特性的半導體發光器件，其發光強度是由LED的驅動電流決定的，電流過強會引起LED的衰減，并降低壽命，電流過弱則又會影響發光強度。當LED正向導通時，正向電壓的微小變化便會引起LED電流的巨大變化，由于LED自身是大功率照明器件，其結電壓溫度系數為-2mV/℃，對于穩壓驅動電源，LED的溫度升高時，工作電流會明顯變大，出現越點越亮的現象，從而加速LED老化，因此需要恒流驅動LED來保證使用其亮度、色度、光衰和壽命的一致性和安全性，同時對防老化起到重要的作用。

        因此，恒流驅動電源是最理想的LED驅動方式，這樣，基本上不受LED數量及連接方式的限制和困擾，也不再需要研發多到數不清型號的驅動電源。對于大功率LED的并聯、串并聯等混聯型的連接方式，從根本上講，一定存在分支LED的亮度、色度、光衰和壽命等的一致性問題，只要其中有一顆LED出現短路或開路時，整個LED負載都將出現一定的問題。

        采用全串聯方式驅動LED，則不存在上述問題。即使當LED的一致性差別較大時，分配在不同LED兩端的電壓不同，但通過每顆LED的電流相同，LED的亮度一致，光衰、壽命等都均勻。并且由于串聯電流一般很小，只有350mA，同樣輸出功率條件下，器件的發熱可以大大降低，電路效率可以大大提高，從而做到綠色節能。

        唯一可能擔心的問題是，當某一顆LED品質不良斷開后，串聯在一起的LED將全部不亮。解決的辦法是采用LED保護芯片，一旦某一顆LED斷開時，LED保護芯片自動導通，提供旁流通路，由于LED驅動器采用恒流輸出，電流保持不變，不影響余下所有LED正常可靠工作。由于LED保護芯片的性能不同，早期保護芯片自身在LED正常工作時就存在漏電流，約0.1mA~1mA，存在一定的無用功耗，我們公司最新研發的保護芯片L11在LED正常工作時的漏電流為0.1uA~0.2uA，幾乎完全不產生無用功耗，導通壓降僅為1.18V(對應電流350mA)。采用保護芯片L11可以有效的降低了無用功耗，提高了電路效率，在提高了可靠性的同時大大節省能源。

        另外，由于大功率LED自身抗浪涌電流和抗反向電壓能力都很差，加強這方面的保護也非常重要，除了要求LED驅動電源要有抗瞬態過壓和抑制浪涌侵入的功能以外，給LED自身添加一道保護符使其不被損壞也是必須的，L11給LED提供了抗瞬態過壓、抑制浪涌電流和反向靜電限壓保護的能力。

        1、LED全串聯

       當LED的一致性差別較大時，分配在不同的LED兩端電壓不同，通過每顆LED的電流相同，LED的亮度一致，色度一致，光衰、壽命等都非常均勻。采用保護芯片可以有效的降低無用功耗，提高電路效率，在提高可靠性的同時大大節省能源，從而綠色節能環保。

        2、LED全并聯

       分配在所有LED兩端電壓相同，當LED的一致性差別較大時，通過每顆LED的電流不一致，分支LED的亮度也不同，這樣LED的亮度、色度、光衰和壽命的一致性存在問題，同時由于輸出電流很大，有源器件發熱嚴重，電路效率受到影響，可靠性大大降低。

        3、LED混聯

       串并聯的LED數量一般采用平均分配，并且要盡可能挑選一致性好的LED使用，才能保證支路和單個LED的電流也相近，從而盡量保證LED的亮度、色度、光衰和壽命的一致性。當任意一顆LED出現品質不良短路或開路時，整個LED的工作狀態發生改變，一般只能通過串聯個數少并聯支路多的方法解決，盡可能不去影響其余LED的正常工作，從而要求輸出電流很大，導致有源器件發熱嚴重，電路效率大大降低，可靠性受到影響。

         而采用問天量子的“LED全串聯恒流驅動電源 ”+ “保護芯片”完全可以讓LED全串聯模式得以實現，并且可以延長LED燈珠的使用壽命，從而提升行業廠商的產品美譽度和競爭力。