LED燈電源設計方法的探討

洪杰

LED燈現在普遍使用于汽車電子、普通照明與家用電器等生活的各個方面，使用十分廣泛，其產品價格、效能也關系到普通百姓生活的方方面面，與日常生活聯系十分緊密。本文著重探討LED日光燈開關電源的設計成本和效能以及制作過程改進。

通常情況下：在電源里面，直流穩壓模塊一般由一個集成MOS管的開關電源芯片和一個變壓器組成，二者的成本和性能都是相對穩定不宜改變的。在不久的將來小功率LED恒流驅動器最終會將阻容降壓電源淘汰掉，因為消費者會慢慢趨于理性，一個阻容降壓電源做出來的燈具，成本相對較高且很容易燒壞，無論是從價值和功能上來講，幾乎都沒有什么實用價值，如果LED真的進入了通用照明領域，阻容降壓電源根本無法勝任。可以預見的是，隨著LED性能的提高，價格的降低，電源成本也將會成為LED燈具成本相當重要的一部分。真正的LED燈具，阻容降壓根本不能勝任，阻容降壓電源只是一個過渡。

目前市場還是看好小功率的LED燈具。小功率LED燈目前主要的缺點是光衰太大，價格也不夠理想，但現在用于普通照明還是比較有優勢。小功率LED燈具進入通用照明領域，和現在常用的節能燈相比，小功率LED燈具更具有效能優勢，所以現在很多廠家都專注于小功率LED的研發和制作。現在小功率LED應用于通用照明的燈具主要有LED臺燈，LED蜂窩燈，還有LED日光燈。尤其是LED日光燈，很多廠商都把它當成主要產品做開發或者生產，其電源的研發和制作的大致方法和原則如下：

在外形設計方面，現在LED日光燈電源，燈具廠家普遍要求放在燈管內，如：放在T8燈管內，很少一部分外置。實際生產中內置電源相對難做、且性能也不好，應該說外置電源是更為科學、方便的，因為外置的電源對形狀基本沒有要求，做多大、做成什么形狀都沒有關系。而內置電源只能做成兩種，一種是用得最多的也是最常用的就是將電源放在燈板下面，上面放燈板，這樣就要求電源做得很薄，不然放不下。并且只能把元件倒下，電源上的線路也只有加長。另一種就是放兩端即放在燈管兩頭，第二種方法對電源規格要求低、成本也低些。而內置電源的要求和電路結構的問題在于，效率要求高發熱就一定要小，電源內置在燈里發熱便成了LED光衰最大的問題。對于T8燈最好是不要用一支電源，而是用兩支，兩端各一支，將熱量分散而不集中方便散熱。

而LED燈電源的效率主要取決于電路的結構和所用的器件。先探討一下電路結構，實際生產中很多廠商采用隔離電源，其實這樣做是完全沒必要的，因為T8燈電源本來就是置于燈體內部，人根本碰不到沒必要隔離，因為隔離電源的效率比不隔離效率要低，隔離就降低了效能。第二最好輸出高電壓小電流，這樣的電源才能把效率提高。現在普遍用到的是BUCK電路即降壓式電路。BUCK電路最好是把輸出電壓做到一百伏以上，電流定在100MA上。如果是驅動一百二十只，最好是三串，每串四十只。電壓約一百三十伏、電流60MA，這種電源用的很多，只是有一點不足，如果開關管失控通閘，LED會燒壞。因此升壓式電路相對好些，升壓式電路的好處是效率較降壓式的電路高些，二是即使電源壞了LED燈也不會燒壞，能確保萬無一失。除此之外，升壓式電路，很容易把PF值作高，降壓式的就要弱一些。因此升壓式電路用于LED日光燈的好處還是有壓倒性的優勢強于降壓式。唯一缺點就是在220V市電輸入情況下，負載范圍比較窄，一般只能適用于100到140個一串或兩串LED，對少于140個的，使用起來還是可以的。

降壓式電源的基本結構就是將電感和負載串入300伏高壓中，開關管開關的時候負載即實現了低于300伏的電壓。現在常用的IC9910以及很多市場上的恒流IC基本都是用這種電路來實現的。但這種電路在開關管被擊穿的時候，整個LED燈板就會燒壞，這是IC9910電源電路最大的弱點。因為當開關管擊穿的時候，整個300伏的電壓就加在燈板上，而燈板只能承受一百多伏電壓，現在承受了三百伏電壓，這種情況一旦發生，LED肯定燒掉。所以很多人說非隔離的不安全指的就是降壓式電源，其實另外兩種基本的非隔離降壓式電源結構，電源損壞，不會影響LED的。所以現在LED日光燈一般使用的是不隔離降壓電路，另外，還有一些LED日光燈采用不隔離升壓電路，但是采用不隔離升壓電路做電源的LED日光燈比較少。降壓式電源要設計成高電壓小電流，效率才能高，因為高電壓小電流，可以讓開關管電流的脈寬大一些，這樣峰值電流就小，電感的損耗也就小。

對于高PF LED日光燈電源即大電流的LED日光燈電源，這樣的做法有點舍本逐末。LED相對于傳統燈具的主要優勢第一是節能，第二是使用壽命長，第三就是不怕反復開關。但是現在使用的高PF的方法，均是使用無源填谷PF電路，改變原來的驅動方式，即48串6并改為24串12并，在220V情況下效率會降下百分之五左右，于是LED日光燈電源發熱量更高了，使得燈管也會受到影響。另外24串12并的做法，會讓LED日光燈燈珠的布線變得很密。因此最好的方式還是48串，主要是效率高、發熱小，而且布線也不復雜。現在還有人使用24并12串，覺得非隔離電源做到恒流600MA輸出就很好了，這種只適合用于隔離電源，不隔離電源根本不適用，是不利于散熱的。

|編輯 李建軍