采用恒压供电还是恒流供电?LED灯电源探讨

作者 上海龙茂微电子有限公司 茅于海
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发布时间 2010-03-03

6. N个LED串联后,假如用恒压电源供电,其温度效应(由温升而引起的电流增加)将会扩大N倍,这是因为所有LED串联以后相当于各个LED的伏安特性沿电压轴串联,

采用恒压供电还是恒流供电?LED灯电源探讨

图7. 多个LED串联,相当于多个伏安特性在恒流点叠接,加电以后温度上升,所有伏安特性左移。

温升以后,N个伏安特性都左移,就使电流的增加也加大了N倍。如果采用恒流电源供电,那么温升以后,仍然能够保持电流恒定为Io。

7. 多个LED串联时,采用恒流电源供电时,可以利用伏安特性的温度效应推测其结温的上升度数

在很多应用中(例如日光灯、路灯),往往将很多LED串联,这时候,LED的温度系数效应就更加明显。因为采用恒流电源供电时其效果相当于把每一个LED的伏安特性沿电压轴叠加。假如温升为60度,那么伏安特性将会向左偏移0.12V,如果10个LED串联,所有伏安特性全部左移,总偏移就会达到1.2V。这是相当可观的数字。

反过来也可以利用LED的这种特性来测量其结温,例如有一个10串3并的LED组合,在接上恒流电源以后,测得其正向压降从32.3V降低到30.6V。变化达1.7V。那么可以推测其结温升高为1.7/10/.002=85度

8. 恒流供电时,在串并联电路中如何保证每串的电流均衡

假如用恒流电源只供给一串LED,那当然是最理想的了。但是,假如要供给几串并联的LED那如何能保证每串中的电流一样呢?

是的,假如用恒流源供给几串并联的LED,由于LED伏安特性的离散性,各串的电流是一定不一样的。但是实际上,由于各串LED不大可能某一串里都是正向电压偏低的,另一串里都是正向电压偏高的。而是会相对均匀分布,所以各串之间的电流不会相差很大。

9.在恒流供电的串并联电路中,如何避免因某个LED损坏所引起的问题

假如只是两串并联,而且其中某一串的一个LED坏了(开路),这时候不但这一串不亮,而且所有的电流都会流到另一串,使得另一串的电流加大一倍,用不了多久也会坏掉。为了避免一个坏了一串不亮,那么可以采用全部并串联的方法,也就是每串中的任何一个都和其他串中的同样位置的LED并联。这样,任何一个坏了(开路),只是这一个不亮,其余的LED仍然都亮。但是假如并联的LED只有两串,其中有一个LED开路了,电流就都流到和它并联的另一个LED中去,它的电流也加大一倍,使得这一个LED寿命不长,很快烧掉;假如烧坏是开路,那么就会导致所有LED全部不亮,但其它的LED损害并不严重,因为没有长期工作于过流状态。为了减小某一个LED损坏以后对其它LED的影响,希望并联的LED串数越多越好。图7中画出了3串5并而且同行相并的图。这时候,某一个LED坏了,总电流分散到其余的4个LED中,总电流在每一行所有并联的LED中分配,正向电压偏低的LED分到的电流就会大一些。但不致造成太大的危害。

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图8. 三串五并中的每一个LED都和其它串中同样位置的LED相并联

而且只是这一行的电流分到其余4路中去,而其它几行都还是和原来一样。假如LED坏的时候是短路而不是开路,那么这一行的其它几个LED就都不亮了。

当然为了避免这个现象,最好的办法是在每个LED上都并联一个稳压管,而各串之间不要并联。这时候任何一个LED坏了(开路),稳压管就导通,电流的分配关系变化很小。短路则就是少一个LED发光。

采用恒压供电还是恒流供电?LED灯电源探讨

图9. 每个发光二极管都并联一个稳压管

采用这种方法以后,就不需要再同行并联了。

总结以上叙述可以列表如下:

结   构

任何一个坏了(开路)

任何一个坏了(短路)

单独一串

这一串开路不亮

这一个不亮

两串并联

这一串不亮,另一串所有LED电流加倍,寿命缩短,很快都坏

这一个不亮,这一串电流略为加大

两串中两两并联

这一个不亮,同行另一个电流加倍,很快坏掉;如为开路,所有不亮,如为短路这一行两个LED不亮

这一个不亮,和它并联的另一个也不亮

N串同行并联

这一个不亮,同行其余电流加大N/(N-1)倍,N越大越安全

这一个不亮,和它并联的其它各个也都不亮

每个LED并联稳压管,各串并联

只是这一个不亮,对其它影响不大

只是这一个不亮

那么是不是恒压电源在LED照明中就无用武之地了呢?完全不是这样。

10.在市电LED路灯中采用恒压开关电源加恒流模块的方法供电

任何市电供电的系统里,都需要一个AC/DC的开关电源。有两种供电方法,一种是在开关电源里加上恒流反馈控制电路,保证输出电流恒定。但是这种方法大多只能单路大电流输出,而且恒流的精度不高。还有一种是,前面采用恒压电源,后面加很多路恒流模块,这种方案灵活性很高,恒流精度也高。例如一个150W-300W的市电LED路灯供电方案图如下:

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而且,这种结构的最大优点是可以程序调光,可节省能源达40%以上。

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因为已经超出本文的题目范围,就不在此多说了。

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