LED(发光二极管)是一种能够将电能转化为可见光的固态半导体器件,在半导体中通过载流子发生复合放出过剩的能量而引起光子发射,直接发出红、黄、蓝、绿色的光,在此基础上,利用三基色原理,添加荧光粉,可以发出任意颜色的光。
它的半导体属性可最大限度地突显智能照明的优势,满足消费者对调光、调色、远程控制、可扩展性等全方位的照明需求。由于LED灯的能源效率更高,因此,LED灯泡和灯圈拥有比传统白炽灯更长的寿命,这也是在市场上LED灯能够迅速取代白炽灯和荧光灯光源的重要原因。
刚需的LED照明市场潜力巨大
LED 照明新兴应用领域广泛,智能照明、健康照明将成为 LED 照明领域新方向。在智能化场景需求的推动下,我国智能照明行业市场规模将加速扩大,市场潜力巨大。健康照明作为智能照明的一个重要分支,其应用已扩展至医疗、教育和家居等多个领域。尤其是在教育领域,国家政策明确要求全国的中小学教室照明必须采用符合健康照明标准的照明产品。
现在,LED照明产品已成为人们生产生活的必需品,在市场上属于刚需产品。目前,中国是世界上最大的LED照明市场。在中国市场,LED照明产品已成为节能灯行业的核心力量,2024年中国LED照明市场规模预计将达到7169亿元,同比增长率保持在两位数。
相较于传统的照明产品,LED照明产品不仅电光转换效率高,使用寿命大幅超过白炽灯、节能灯等传统照明产品,其应用场景也较为丰富,一体化设计的LED灯具通常更容易与周边环境融合,更符合目前消费者日益多元化、时尚化、个性化的需求。LED驱动IC是LED照明灯节能与长寿命的关键因素,因此,正确选取LED驱动IC很重要。
LED驱动IC选型的关键七要素
在LED照明系统中,LED驱动电源是影响性能的一个关键因素。LED驱动电源主要有三大类:一是开关恒流源,二是线性IC电源,三是阻容降压电源。
开关恒流源:通过变压器将高压转换为低压,然后进行整流滤波,最终输出稳定的低压直流电。开关恒流源技术成熟,性能稳定,是市场上LED照明的主流驱动产品。
线性IC电源:采用一个IC或多个IC来分配电压,不需要电解电容,元器件种类少,优点是功率因数和电源效率高,且寿命长、成本低。
阻容降压电源:通过电容的充放电来提供驱动电流,虽然这是最基本的LED驱动电路,但在实际应用中最不实用,尤其是在汽车应用中,因汽车电池容易出现波动,哪怕是电池电量的微小变化都会导致LED消耗更多电流,并可能损坏。
市场上的LED驱动IC、LED灯具种类繁多,在选择的过程中最应该看重哪些参数和特性呢?
1. 瓦数
所谓的瓦数实际上就是指电源的功率。如果在一个驱动电源上连接多个LED灯,则必须算出所用的总功率,同时还要注意给自己留出20%的功率余量,并据此找到一个电源额定功率符合要求的LED驱动IC。例如,我们有4个LED条,每个条大约12瓦,那么,系统的总瓦数应该在48瓦左右,加上20%的余量,所需电源功率为48 x 1.2=57.6瓦。因此,一个≥60瓦的LED驱动电源就足够这个项目使用了。
2. 电压/电流
当安装一个LED设备或更换坏的电源时,验证输出电压是否与LED电压兼容是很重要的。带有内置电流调节器的LED产品通常都会说明应该使用什么样的输入电压。例如,LED柔性条大多使用12V电源。另一个常见的应用是使用大功率LED和需要直流电压输入的恒流驱动器。每个LED灯的电压约为3.1伏,如果有6个LED灯,那么这个串联电路中的总电压就是18.6VDC,选择LED驱动电源时,它的输出至少要达到24VDC。
大多数LED需要一个限流装置(无论是驱动器还是电阻器)来防止LED被过度驱动。这种恒流驱动器或限流电阻器用于调节LED的电流,保持LED的安全运行并延长其使用寿命。因此,在选择LED驱动电源时还需查看一下是否内置了限流装置。
3. 调光
如果我们使用的LED灯是可调光的,就必须选择具有调光功能的电源。LED可调光驱动电源主要有两种控制类型:
一类是PWM调光:也称为脉宽调制调光。普通照明用LED驱动电源大多采用基于PWM控制器的反激式变换器电路拓扑。PWM调光器实际上以高频脉冲调光,以改变肉眼对光的感知,频率越高,灯光越亮。由于从处理器到被控系统都是数字信号,因此PWM调光器的噪声很小。
另一类是TRIAC调光(双向晶闸管调光):TRIAC是一种双向半导体电源开关,由可变定时电路生成的脉冲触发,并在传导电流高于保持电流时维持导通。要想通过基于TRIAC调光器实现LED调光,还须额外添加一些元器件达到稳定的调光,并根据调光器相位角来调节输出电流。
4. 温度
在选择LED驱动IC时,一个不容忽视的因素就是它的使用环境。如果在温度参数范围内使用,LED驱动电源的工作效率最高。因此,所选的LED驱动IC必须工作在安全温度范围内。
5. 效率
电源的效率决定了LED发光的实际功率大小。电源的效率百分比越高,最终节省的电能就越多。对于LED照明来讲,最好选择效率为80%或更高的驱动IC。
6. 尺寸
LED项目选择电源时,了解电源的安装位置非常重要,足够小的LED驱动IC尺寸更能适应各种项目应用。
7. EMI特性
LED驱动IC的抗EMI能力关系到整个LED灯具能否顺利通过CE、UL等认证,这一点也需要特别关注。
审核编辑 黄宇
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