课程名称：光电信息物理基础
学号 2014051105003
姓名刘丽
成绩
论LED恒流源的重要性
摘要：LED作为一种新型照明光源,具有发光效率高、寿命长、显色性好、绿色环保、不易
破损且易于进行数字控制等优点。

LED照明方式是一种低压安全的照明方式,需要设计合理
的LED驱动电源。

开关电源效率高,体积小,是LED驱动电源的首选,同时LED具有恒压负
载特性,其驱动电源一般采用恒流源。

恒流源是现代电子工业和科学实验不可或缺的仪器设备，广泛应用于电子测量、仪表调试、医疗器械和航空航天等领域。

随着电子技术的发展，数据采集与处理能力的不断提高，许多领域对恒流源的稳定度和精密度要求越来越高。

只有
具备高精度、高稳定度、低纹波、大量程及强可靠性等特点的恒流源，才有更多的实用价值。

一个产品的质量好坏取决于它的设计,如何提高恒流源的品质,提高其稳定性。

关键词：LED，驱动器，恒流源
LED恒流电源是led电源的一种,是采用开关电源变换器，做成隔离型的恒
流电源，其输出电流恒定且可调，设计时还要注意输入功率因数要高。

主要原因是：
1. 避免驱动电流超出最大额定值，影响其可靠性。

2. 获得预期的亮度要求，并保证各个LED亮度、色度的一致性。

LED驱动电源是把电源供应转换为特定的电压电流以驱动LED发光的电压转换器，通常情况下：LED驱动电源的输入包括高压工频交流（即市电）、低压直流、高压直流、低压高频交流（如电子变压器的输出）等。

而LED驱动电源的输出则
大多数为可随LED正向压降值变化而改变电压的恒定电流源。

一、LED驱动一般特性要求
（1）高可靠性：特别像LED路灯的驱动电源，装在高空，维修不方便维修的花费也大。

（2）高效率：LED是节能产品，驱动电源的效率要高。

对于电源安装在灯具内
的结构尤为重要的发光效率随着LED温度的升高而下降，所以LED的散热非常
重要。

电源的效率高，它的耗损功率小，在灯具内发热量就小，
也就降低了灯具的温升,对延缓LED的光衰有利。

（3）高功率因素：功率因素是电网对负载的要求。

一般70瓦以下的用电器，没有
强制性指标虽然功率不大的单个用电器功率因素低一点对电网的影响不大。

对于30 瓦至40瓦的LED驱动电源，据说不久的将来，也许会对功率因素方面有一定的指
标要求。

（4）浪涌保护：LED抗浪涌的能力是比较差的，特别是抗反向电压能力。

加强这方面的保护也很重要。

有些LED灯装在户外，如LED路灯。

由于电网负载的启用和雷击的感应，从电网系统会侵入各种浪涌，有些浪涌会导致LED的损坏。

因此LED 驱动电源要有抑制浪涌的侵入，保护LED不被损坏的能力。

（5）保护功能：电源除了常规的保护功能外，最好在恒流输出
中增加LED温度负反馈，防止LED温度过高。

（6）防护方面：灯具外安装型，电源结构要防水、防潮，外壳要耐晒。

（7）驱动电源的寿命：要与LED的寿命相适配。

二、恒流模块的性能和特点
普通的稳压电源是在负载变化时，输出电压不变。

而恒流模块是一种在输入电压变化时保持输出电流恒定的一种电源。

在使用前，必须了解它的各种特点。

1. 电流的设定：一般恒流模块的输出电流都可以在很大的范围内根据用户的要求来调节，只要简单地改变一下输出电流设定电阻就可以了。

2．类型：恒流模块有升压型、降压型和升降压型三种。

选择哪一种完全是由所要求的输入电压和输出电压之间的关系而决定的。

但是如果从得到最大效率的观点出发，那么就应该选择降压型。

降压型就是输入的电压比较高。

所以输入的电流就比较小，这样由铜损所引起的损耗就比较小，而降压型的恒流模块通常有较高的效率。

所以，也一定要把负载中串联的LED数目尽量减少，以便能够采用降压型的恒流驱动模块。

3．输入电压和输出电压的关系
不管是升压型还是降压型恒流模块，其升压比或降压比都是越接近1时效率越高。

当然也不能等于1，而必须留出2-3V给恒流模块消耗。

而这完全是由路灯的整
灯设计所决定的。

所以在进行路灯的总体设计时就必须考虑这个因素来选择电源电压和负载串联的LED个数。

而不是设计好了再来要求恒流模块必须提供多高的效率。

4．调光能力：恒流模块通常都具有调光能力，而且这种调光能力并不是简单地调节其输出电流，而是采用一种称之为脉宽调制（PWM）的调光方法，它利用了LED的快速开关能力和人眼的视觉残留，使得看上去的亮度发生了变化。

从而避免了因为调节电流而产生的色谱的变化。

这种调光能力在路灯设计中是非常重要的，因为利用这种性能可以使路灯的亮度根据交通流量来变化，从而进一步实现了节能的目的。

在太阳能路灯中另一个需要考虑的问题是输入电压的变化对于恒流源的输出功率和效率来说，要得到最高的效率就要保持输入和输出电压的比值越接近1越好。

但是如果输入电压不稳。

那么就很难保持在最高效率的最佳状态。

太阳能LED路灯系统通常采用蓄电池作为能量储存单元。

而蓄电池在刚充满电和快放完电的时候电压会有较大的变化。

通常这种变化超过30%以上。

例如对于12V的蓄电池，其输出电压可以在14.8V变化到10.8V。

当然对于恒流模块来说，这样的变化是完全可以承受的。

也就是完全可以在这样大的变化范围内保持其输出电流的恒定。

但是这也是有代价的，那就是不能工作于最佳状态。

所谓最佳状态就是指效率最高的状态。

或是输出功率最高的状态。

对于恒流模块来说，不管是升压型还是降压型，只有当输出电压最接近输入电压的时候，效率最高。

通常输出电压是由负载决定的，是很少变化的。

所以当输入电压在一个范围内变化时，它的效率也跟着变化。

为了保证在最坏情况下也能工作，就不能工作在最佳状态了.
所以对于太阳能LED路灯的设计，3个蓄电池串联是不建议使用的，所以假如总功率大于60W，那时候太阳能电池板的尺寸也会过大而抗风力降低，所以建议采用可调光控制器，以尽量减少亮灯时间和亮度。

这样可以节约大约40-50%的容量。

在市电的情况下，当然最好是采用AC-DC直接恒流输出的方案。

但是这种方案大多数只能提供小功率输出（<40W）目前只有国外的少数公司才能够提供75W 功率输出的方案。

但是其电路十分复杂，价格贵，而且灵活性低。

国内的个别公司虽然也提供直接恒流输出的电源，但是通常只有单路输出。

如果要多路就必须定制（路数和每路电流）。

一方面提高了成本，而且将来要有任何变动都将是十分麻烦的事。

所以在市电的情况下最好先用恒压电源稳压然后再采用多个恒流模块恒流。

这样做的最大好处就是可以在各种不同的LED连接架构下得到最高的效率。

因为可以任意选择恒压源的输出电压而达到最佳的匹配。

而且灵活性高，很容易改变其组合。

参考文献：
[1] 吴光宇，“基于ARM的程控直流恒流源设计”,电子与通信工程，2014
[2] 李永康，“带PFC的照明LED恒流源的研”，交通信息工程及控制， 2012，
[3] 王斯一，“高稳定度恒流源关键技术研究”，集成电路工程， 2012。