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現(xiàn)在很多人對LED驅(qū)動電源的認(rèn)識不太清楚。本人是研究所從事LED和LED驅(qū)動研究的,下面簡單的討論一下有關(guān)這些方面的知識,說的不好的,說的不對的,請大家指正歡迎討論。
LED的基本概念。LED = Light Emitting Diode,發(fā)光二極管,是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為可見光的固態(tài)的半導(dǎo)體器件,它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光;LED屬于PN結(jié),自然就有它自己的伏安特性。
在這里我們可以看到,當(dāng)電壓超過死區(qū)電壓后,電流跟電壓并不是呈線性的,而是呈指數(shù)變化,當(dāng)電壓上升一點(diǎn)點(diǎn)的時候,電流可以上升非常多。如果我們不限定LED的電流,而直接把LED接上一個電壓后,也許LED能工作在而定電流區(qū),但是隨著溫度的上升,LED本身的壓降,這個壓降我們稱之為VF,就會下降,那么,隨著VF的下降,而輸入電壓不變,因此,相當(dāng)于加到LED的電壓就升高了,哪怕升高一點(diǎn)點(diǎn),LED的電流就會飛升,最終會燒毀LED。因此,為了讓LED能正常工作,因此一般都會在電源那里限定LED的電流,讓輸出的電流,不會高于LED的額定電流。
恒流源跟恒壓源不同,常規(guī)的恒壓源就是一個穩(wěn)壓電源,它不管外接負(fù)載如何變化,它只是提供一個恒定的電壓輸出。這種電源肯定是不能用來給LED供電的。而恒流源,則是能提供恒定電流輸出的一種電源,它有兩個額定工作點(diǎn),一個是恒流電流,一個是開路電壓,因此,它的工作有兩個區(qū)域一個是恒流區(qū),一個是恒壓區(qū)。
a、恒流區(qū):
當(dāng)負(fù)載接上電源,通電,負(fù)載上的電壓由0開始上升,隨著電壓的上升,電流也在上升。假如電壓還沒有升高到最高開路電壓,而此時電流已經(jīng)達(dá)到設(shè)定的恒流電流時,恒流源會控制住電壓,使得電流恒定在設(shè)定的值,如果因?yàn)橥饨鐥l件,讓LED的VF發(fā)生變化,假如電流降低了,那么恒流源會自動調(diào)高輸出電壓,讓電流回復(fù);反之,電流升高了,恒流源就會自動調(diào)低電壓,讓電流回復(fù),周而復(fù)始。這個調(diào)節(jié)是反饋環(huán)控制的,一般控制在每秒調(diào)節(jié)20次到30次,也就是反饋頻率在20Hz到30Hz之間(大功率兩級的反饋頻率在100Hz到400Hz),保持電流的穩(wěn)定。
b、恒壓區(qū):
有人會問,假如負(fù)載的電阻比較大,怎么辦?那么此時,假如電壓上升到最高的開路電壓,而電流還沒有達(dá)到恒流值,那么,電源是不會再升高電壓了,而是恒定在開路輸出電壓,此時,進(jìn)入了恒壓區(qū)。
由以上兩點(diǎn),我們可以歸納出,要讓LED跟恒流源配合,就必須注意,LED的工作電壓要低于恒流源的恒壓區(qū)電壓,就可以了。當(dāng)然,還要注意電流設(shè)定的匹配。一般的恒流電源都會預(yù)留調(diào)節(jié)旋鈕,讓用戶能有±20%的調(diào)節(jié)空間。
有不少的人對電源的一些術(shù)語很模糊,比如功率因數(shù),電源效率等等。下面我來討論一下這些術(shù)語。
a、功率因數(shù)PF。
由于大多數(shù)的電源的輸入電壓是交流電,在交流電路中,電壓與電流之間的相位差(Φ)的余弦叫做功率因數(shù),用符號cosΦ表示,在數(shù)值上,功率因數(shù)是有功功率和視在功率的比值,即cosΦ=P/S,功率因數(shù)的大小與電路的負(fù)荷性質(zhì)有關(guān), 如白熾燈泡、電阻爐等電阻負(fù)荷的功率因數(shù)為1,一般具有電感性負(fù)載的電路功率因數(shù)都小于1。功率因數(shù)是電力系統(tǒng)的一個重要的技術(shù)數(shù)據(jù)。功率因數(shù)是衡量電氣設(shè)備效率高低的一個系數(shù)。功率因數(shù)低,說明電路用于交變磁場轉(zhuǎn)換的無功功率大, 從而降低了設(shè)備的利用率,增加了線路供電損失。所以,供電部門對用電單位的功率因數(shù)有一定的標(biāo)準(zhǔn)要求。
通常開關(guān)電源都會在內(nèi)部設(shè)置一個功率因數(shù)校正電路,簡稱APFC主動功率因數(shù)校正控制。它會讓電源呈現(xiàn)出阻性特點(diǎn),盡量提高功率因數(shù),現(xiàn)在的電源一般的功率因數(shù)都能達(dá)到0.95以上,也就是盡量減輕電網(wǎng)的損耗。
b、電源效率。
電源效率指的是電源提供給負(fù)載的能量,與本身從電網(wǎng)吸收的能量的比值,叫電源的效率。
例如,電源跟LED在一起,實(shí)際工作時,總功率為100W,而在LED端測量的實(shí)際功率為88W,因此,效率為88/100=0.88,電源自身消耗掉了12W。有不少的人把電源效率跟功率因數(shù)混在一起,這是不對的。
以上是關(guān)于一些基本的東西的討論,如果有不對的,歡迎大家指出。