3.2 LED驱动电源简介
在设计LED照明灯具时，必须考虑选用合适的LED驱动电源，同时要考虑LED的连接方式。白光LED照明灯具的正向电压范围一般为2.8～3.6V，功率为1W或3W，工作电流为350mA或700mA（实际工作电流为300mA或600mA）。
注意
① LED 驱动电源的主要功能就是在一定的工作条件下限制流过 LED 的电流（不用管输入及输出电压如何变化）。
② LED的UF值与发光颜色有关，同时与LED的工作温度有关，其工作温度越高， UF值越小。
③ 不同厂家生产的LED的UF值不同。
要设计LED驱动电源，就必须掌握LED的工作原理。LED的亮度主要与UF和IF有关。UF的微小变化会引起IF的较大变化，从而引起LED亮度的较大变化。要使LED保持最佳的亮度状态，需要采用恒流电源来驱动。LED驱动电源是一种电源转换器，其输出的是恒定电流而非恒定电压。在任何情况下，LED驱动电源都要输出恒定而平稳的电流，纹波电流要控制在一定的范围内。
在选择LED驱动电源时，要确定LED在工作温度下的UF值，根据连接LED的数量及其串联、并联关系来选择合适的驱动电源输出电压（工作电压）的范围。用LED最大UF值乘以串联LED数量得出的总电压即LED工作电压最大值，工作电压最大值比电源的最高输出电压小5V以上。用LED最小UF值乘以串联LED数量得出的总电压即LED工作电压最小值，工作电压最小值比电源的最低输出电压高5V以上。也就是说，LED驱动电源工作电压范围为LED工作总电压（3.2V×串联LED数量）+5V～LED工作总电压（3.2V×串联LED数量）-5V。LED驱动电源工作总功率为电源总功率的90%左右。
注意
① UF是LED的正向电压，IF是LED的正向电流。LED驱动电源最高输出电压=电源功率÷输出电流，最低输出电压=最高输出电压×60%。
② LED照明灯具的整灯光效=LED光效×透光率×热损失×驱动电源转换效率。
③ 在选择LED驱动电源时，要选择转换效率高的驱动电源，这样的驱动电源发热量小、工作寿命长。目前10W以下的LED驱动电源的转换效率一般在80%以上；10W以上的LED驱动电源的转换效率一般在90%以上。
为了使白光LED得到良好的应用并获得较高的使用效率，必须采用相适应的LED驱动电源来满足LED的工作要求。LED驱动电源的要求如下。
（1）LED驱动电源作为为LED供电的特种电源，要具有电路结构简单、体积小、转换效率高等特点。
（2）LED驱动电源的输出电参数（包括输出电流、输出电压等）要与LED的参数相匹配，并且要具有较高的恒流精度控制功能及合适的限压功能。
注意
当LED驱动电源有多路输出时，每一路的输出都要能够单独控制。
（3）LED驱动电源要具有线性度较好的调光功能，以满足LED不同应用场合的调光要求。
（4）在LED开路、短路或驱动电路故障时，LED驱动电源应能够对其本身、LED及使用者提供相应的保护。
（5）LED驱动电源工作时应满足相关的电磁兼容性要求。
根据不同场合的应用要求，LED 驱动电源可以采用恒流（CC）电源、恒压（CV）电源、恒流恒压（CCCV）电源。
1）恒流电源
恒流电源的特点如下。
（1）恒流电源输出的电流是恒定的，而输出的直流电压会根据负载阻值的大小不同在一定范围内变化。负载阻值越小，输出的直流电压越低；负载阻值越大，输出的直流电压越高。
（2）使用恒流电源的电路允许负载短路，但严禁负载开路。
（3）使用恒流电源驱动LED是较为理想的方式，但相对而言价格较高。
（4）恒流电源能承受的最大电压值限制了LED的使用数量。
恒流电源的外形及参数如图3-1所示。
图3-1 恒流电源的外形及参数
注意
① 当恒流电源输出端出现异常，导致产品正、负极短路时，恒流电源会启动短路保护功能，以避免造成恒流电源的永久性损坏。
② 当串联LED的UF值在恒流电源设计电压范围内时，输出电流恒定不变；当串联LED的UF值超过恒流电源设计电压范围时，电源进入过载保护状态，LED呈闪烁状态。
③ 当恒流电源的工作温度超过设计温度时，LED 驱动电源中的驱动 IC 的电流线性下降，以保证恒流电源不损坏，同时LED会持续发光。
④ 部分恒流电源有空载保护功能，在通电瞬间没有电压输出。
⑤ LED驱动电源的输入、输出线要符合安规标准，并且LED驱动电源要通过相关的认证。
⑥ 功率因数是有功功率与视在功率的比值，在一定程度上反映了电能利用的比例，功率因数值越大越好，最好能接近1。
2）恒压电源
恒压电源的特点如下。
（1）当恒压电源中的各项参数确定以后，其输出的电压是固定的，而输出的电流会随着负载数量的增减而变化。
（2）恒压电源不怕负载开路，目前的恒压电源有短路、过流及过载保护功能。
（3）若以恒压电源作为 LED 驱动电源，则需要在串联支路中串联电阻以使每个 LED的亮度一致。
（4）LED的亮度受整流而来的电压变化的影响。
注意
① 当恒压电源工作时，其负载功率只能是恒压电源功率的80%。
② 恒压电源产品广泛应用于工业自动化控制、军工设备、科研设备、工控设备、通信设备、电力设备、医疗设备、半导体制冷/制热设备、空气净化器、电子冰箱、液晶显示器等领域。
恒压电源的外形及参数如图3-2所示。
图3-2 恒压电源的外形及参数
3）恒流恒压电源
恒流恒压电源的特点如下。
（1）恒流恒压电源在负载发生变化的情况下会努力使输出电压保持稳定，输出电流必须小于恒流值。
（2）恒流恒压电源在恒压输出时，恒流电源处于休止状态，不干预输出电压和输出电流。
（3）恒流恒压电源在恒流输出时，恒压电源处于休止状态，不干预输出电压。
注意
① 通过恒流恒压电源的铭牌找到其输出电压参数，如果输出电压是恒定的（如 DC 5V、12V、24V等），则为恒压电源；如果输出电压为一个电压范围（如27～42V、15～30V等），则为恒流电源。
② 恒流恒压电源具有恒压和恒流特性，既可以工作在恒压状态，也可以工作在恒流状态。
恒流恒压电源的外形及参数如图3-3所示。
图3-3 恒流恒压电源的外形及参数
图3-3 恒流恒压电源的外形及参数（续）
注意
① 明纬电源的HLG、ELG系列产品具有恒压和恒流特性，既可以恒压方式驱动，也可以恒流方式驱动。
② 明纬电源的常用开关电源系列有G3系列、LRS系列及PFC 系列。
设计LED照明灯具需要考虑如下因素。
（1）输出功率，主要涉及LED正向电压、电流、LED连接方式、LED封装、LED功率等。
（2）驱动电源，主要类型有AC-DC电源、DC-DC电源、AC电源，驱动电源要进行3C认证。
（3）功能要求，如调光要求、调光方式、照明控制等。
（4）智能控制，如传感器、WiFi、ZigBee及蓝牙等。
（5）其他因素，如能效、功率因数、尺寸、成本、故障处理、标准、可靠性，以及机械连接、安装、维修/替换、寿命周期、物流等。
注意
自2015年9月1日起，LED驱动电源正式纳入3C认证产品，同时要符合CNCA-C10-01：2014《强制性产品认证实施规则 照明电器》及CQC-C1001-2014《强制性产品认证实施细则 照明电器》的要求。LED驱动电源（LED 模块用直流或交流电子控制装置）3C认证依据的主要标准有GB 19510.1—2009《灯的控制装置 第1部分：一般要求和安全要求》、GB 19510.14—2009《灯的控制装置 第14部分：LED模块用直流或交流电子控制装置的特殊要求》、GB/T 17743—2017《电气照明和类似设备的无线电骚扰特性的限值和测量方法》及GB 17625.1—2012《电磁兼容 限值 谐波电流发射限值（设备每相输入电流≤16A）》。
目前室内LED照明灯具的驱动电源主要有三种：内置电源、外置电源、开关电源。LED驱动电源新增接地要求，要符合国家标准GB 7000.1—2015的要求，LED驱动电源上有接地端子，此端子只能用于接地。SELV 或者 ELV输出电路的插座或插头要符合 IEC 60083和IEC 60906的要求。
LED球泡灯、LED日光灯、LED玉米灯都是采用的内置电源。LED球泡灯的LED采用串联连接方式，串联的LED的个数不超过20。采用内置电源的LED照明灯具内部电流不能超过280mA。LED球泡灯驱动电源的外形如图3-4所示。
图3-4 LED球泡灯驱动电源的外形
LED玉米灯驱动电源与LED球泡灯驱动电源不同，因为LED玉米灯的工作环境为室外，其驱动电源必须采用灌胶处理。LED玉米灯驱动电源的外形如图3-5所示。
图3-5 LED玉米灯驱动电源的外形
对LED玉米灯驱动电源进行灌胶处理必须选用电气性能和硬度等均适用的灌封胶。
LED 玉米灯驱动电源的优点：具有开路、短路、过载、过温、过压、欠压保护功能，并且自带保险电路，保证了产品的安全性；适合在高湿度、高粉尘的环境下工作；可以通过高温测试、老化测试、功效测试和短路测试。
LED日光灯驱动电源是长条形的，其采用宽电压AC 100～277V设计，最大输出功率为25W，稳定性高，可靠性高，并且具有短路、过流、开路保护功能。LED日光灯驱动电源的外形如图3-6所示。
图3-6 LED日光灯驱动电源的外形
外置电源用于电源与灯具分开的灯具，包括LED天花灯、LED筒灯、LED格栅灯等。外置电源并不是将内置电源加上外壳，而是根据外壳的大小合理设计相关PCB，并须通过相关的认证，如3C认证。
开关电源就是恒压电源，可以给LED橱柜灯或MR16射灯供电，其工作电压多为DC 12V或DC 24V，功率的大小与所驱动LED的数量有关，同时也要考虑其线损。