LED路灯电源的四种设计方案及比较(精)
LED路灯电源智能调光设计方案
LED路灯电源及智能调光设计方案本文设计的LED路灯驱动电路采用市电供电且不用电源变压器，驱动电路体积大为减少。
驱动电路实现恒流驱动的同时带有PFC功能，符合当前绿色环保的要求；智能调光电路采用PWM调光方式，LED发出较纯的白光，不产生色偏。
驱动电路是由HV9931控制的Buck - Boost - Buck电路，直接由市电供电实现恒流驱动且带有PFC功能；调光方式采用PWM调光，用TLS2561 作为光强度传感器，由PIC16C62控制产生PWM调光信号控制HV9931实现智能调光。
实验结果表明该电路转换效率高，功率因数高，输入电流的THD小，白光LED 路灯光色纯正而且节能，很有市场前景而且有进一步研究的价值。
1 引言LED 被认为是绿色的第四代光源，是一种固体冷光源，具有高效、寿命长、安全环保、体积小、响应速度快等诸多优点，目前已经在城市景观装、交通信号与商业广告上广泛应用。
近年来随着制造工艺的不断发展，大功率高亮度LED 性能不断提升，价格不断下降，目前达到同样的明明效果，LED的耗电量大约是白炽灯的1 /10，荧光灯的1 /2[2].这些都使得其开始应用于一般照明中，而且很有发展前景，大有取代白炽灯和荧光灯这些传统光源的趋势，世博会上LED 灯的应用可以说代表着这个方向。
LED调光可以节能，高亮度白光LED的驱动和调光是近年来研究的热点，本文在这方面进行了些研究，并设计了一款带有功率因数校正的LED路灯驱动和智能调光系统。
2 LED 特性、驱动要求及调光方式LED 的理论光效为3001m 例.目前实验室水平达2601m /W ，市场化水平 在1201m /W 以上。
高亮度LED 的一般导通电压约为3. 0 ~ 4. 3V ，但其核心 仍是PN 结，其伏安特性与普通二极管相同。
当加在LED 上电压小于其导通电 压时，LED 上几乎没有电流通过。
但当LED 导通后，其正向电流随正向电压按 指数规律变化，很小的电压波动就会引起很大的电流变化。
路灯改造供电方案
路灯改造供电方案背景随着城市的发展和城市居民生活水平的提高，城市道路和街区的照明需求也不断增加。
而传统的路灯供电方式需要铺设大量电源线路，不仅成本高昂，而且给城市景观造成了一定的影响。
因此，为了满足城市照明需求，减少成本和优化城市景观，路灯的供电方案也需要不断更新和改进。
路灯供电方案选择1.传统供电方式传统的路灯供电方式是通过架设配电线路并布设变压器等电力设备，将AC220V电源供电给路灯。
这种供电方式虽然稳定可靠，但线路布设成本高昂且需要定期维护，同时受线路距离的限制，灯具数量和亮度也受到一定的影响。
2.变压器供电方式变压器供电方式是指将交流电转化为低电压直流电，通过布设变压器供电给路灯。
这种供电方式不受线路距离的限制，可以在不同位置布设变压器来满足灯具的供电需要。
但是，变压器布设需要较长时间且变压器本身也需要定期维护和更换，成本略高。
3.太阳能路灯供电方式太阳能路灯是一种通过太阳能板光电转换将能量存储在电池中，再用储存下来的能量供电的灯具。
太阳能路灯不需要布设电力线路，无须引入电力网络，且能独立自供，使得节省成本并提高了灯具的照明性和可靠性。
但是，太阳能路灯的能量储存在电池中，会受到天气影响导致灯具亮度不足，需要在寒冷、多阴雨的气候中注意使用情况。
结论鉴于以上三种供电方式的特点和优缺点，太阳能路灯供电方案更适合供应城市路灯。
因为太阳能路灯在布设时省去了电缆铺设等环节，减少了铺设成本，并且可以根据需要调整灯具数量和亮度，更好的满足城市道路照明需求。
同时，太阳能路灯减少对传统电力煤炭的依赖，更加环保和节能。
不过，在太阳充足的豪雨气候下太阳能路灯的充电能力将稍微减弱，需要根据当地的气候情况进行选择和使用。
大功率LED路灯照明驱动电源的优化设计
大功率LED路灯照明驱动电源的优化设计目前LED路灯驱动电源存在着输出功率低、转换效率差、功率因数不高、输出特性不稳定及可靠性差等问题，严重制约了LED路灯的推广使用，本文针对以上问题优化了LED路灯驱动电源电路。
采用了HV9910这款灵活简单的LED驱动器IC提供电源，PWM自动调节实现恒流输出，稳压管过压锁定实现空载保护，电磁隔离和光隔离实现隔离输出。
本设计体积小，微调反馈电路可设置作为为LED驱动常用的350mA或700mA恒流输出，简化了电路的设计，提高了驱动电源的可靠性。
1、LED驱动电路研究的意义和价值LED由于节能环保、寿命长、光电效率高、启动时间按短等众多优点，成为了照明领域关注的焦点，近年来发展迅速。
由于LED独特的电气特性使得LED驱动电路也面临更大的挑战，LED驱动电路关系到整个LED照明系统性能的可靠性。
因此为防止LED的损坏，这些都要求所设计系统能够精准控制LED输出电流。
目前采用的稳压驱动电路，存在稳流能力较差的缺点，从而导致LED寿命大为缩短。
当前，直流输入LED驱动电源已经发展了较长的一段时间，电路已比较成熟，而用于市电输入照明的LED驱动电路，很多采用交流输入电容降压及工频变压器降压，电源体积过大，输出的电流稳定性差，性能很低。
目前针对市电输入的降压驱动电路是当前LED驱动市场的难点和热点。
LED照明时一种绿色照明，其驱动电源的输出功率较小，在此情况下实现电源的高效率是另一大难点。
同时，由于LED的使用寿命理论上长达10万小时，这要求驱动电源很高的可靠性。
综上，根据市场需求，为LED提供性能优良的驱动电路，具有很大的经济价值和实用意义。
2、概述大功率LED现在还不能大规模取代传统的白炽灯，但它们在室内外装饰、特种照明方面有着越来越广泛的应用，因此掌握大功率LED恒流驱动器的设计技术，对于开拓大功率LED 的新应用至关重要。
照明是人类消耗能源的一个重要方面，据研究统计，若使用固态LED光源代替传统的白炽灯和荧光灯照明，将节约全球照明能耗的50%以上，有助于缓解当前越来越紧迫的能源和环境问题。
漫谈几种led 路灯的电源设计方案
漫談漫談幾種幾種LED 路燈的路燈的電源電源電源設計方案設計方案:LED 路燈是LED 照明中, 很重要的一個應用. 在節能省電的前提下, 由於傳統的高壓鈉燈或是鹵素燈, 發光效率遠遠不及高功率LED, LED 路燈取代傳統路燈的趨勢越來越明顯. 而隨著低耗電LED 路燈的崛起, 使得太陽能路燈變得更為可行. 低耗電的特性, 大大降低了電池的成本, 解決了偏遠地區夜間照明的問題. 市面上, LED 路燈電源的設計, 有相當多種, 早期的設計, 較重視低成本的追求, 從簡單的棋盤式連接到只做定電流控制不調整電壓的設計, 一時之間, 蔚為主流. 而隨著對LED 越來越瞭解.以及眾多IC 設計公司的新方案出爐. 到近期, 共識漸漸形成, 高效率及高可靠性的電源設計, 才是最重要的.立錡科技近年來發表了一系列LED 照明的驅動IC. 也一直關注LED 路燈的發展, 本文主要是針對幾種不同LED 路燈的應用, 提出適合的架構, 並做優缺點的分析.讓讀者能依自己公司狀況以及所設計路燈應用範圍的不同, 找出最合適的方案. 同樣的架構, 也可用於其他大功率燈具的設計中.1. 直接AC 輸入, 對6 串 LED 分別做定電流控制在以下的幾種方案之中, 這一種應該是目前效率最高, 電路成本最低的方式. 直接藉由Photo-coupler 對一次側做回溯控制, 調整輸出電壓. 相較於其他傳統方案, 少一次的switching lose. 將CS pin 的電壓固定在0.25V , 對6串LED 分別做定電流控制. IC 會偵測各串FB 的位置, 將電壓最低那串, 也就是Vf 總和最高的那串, 固定在0.5V . 此時由於各串LED Vf 值總和的不同, Vf 差異所引起多餘的電壓會落在MOS 上面, 造成些許損耗. 如果是一般對Vf 分BIN 過後的LED, 損耗應該可以控制在2%以內. 少於一般的switching lose. 若使用LLC 架構的一次側, 有機會讓整體電源效率接近90%. 基於現階段各LED 廠並不傾向提供高功率LED Vf 分Bin 的服務. 所以必需由用戶自行調整各串LED Vf 的總和, 造成大量生產時的困擾. 目前此方式較適合對效率有極端追求的方案, 特別是一些由省電的多寡來定價的項目.優點: 效率高, 成本低,缺點: AC 輸入, 一次側的設計較為複雜, 電源效率跟各串Vf 的差異有關. 適用於適用於追求高效率的路燈追求高效率的路燈2. DC 或電池輸入, 對6串 LED 分別做定電流控制多串的升壓結構設計, LED 驅動的方式與前一種類似, 差别在於由原來的AC 輸入, 改為經由adaptor 或是電池輸入. Low-side sense 的設計, 只要選擇耐壓夠的MOS, LED 可以串到相當多的數目. 相較於前面AC 輸入的方案, 設計較為簡單. 但由於多了一次升壓的switching, 效率相對較低升壓結構的設計, 在適當的範圍內, 效率對輸出電壓或是LED 數目的變化較降壓為小, 所以此架構的LED 配置較為靈活. LED 數目的變化不易導致輸出電流或效率的改變.適合需任意配置LED 數目的應用優點: 設計簡單, 電路成本低 缺點: 效率較低, 且跟Vf 相關 適合適合需靈活配置需靈活配置LED 數目的多串LED 設計3. 單串單串降壓結降壓結降壓結構構這應該是目前最普遍的方式, 設計簡單, 效率也高. 有些廠商, 仍喜歡用單串的設計, 優點是將來維修容易. 而且可以做模組化設計. 不同功率的路燈可以使用相同的燈條, 只要更換路燈面板, 插上不同數目的燈條, 就可以組合出各種不同功率的路燈. 缺點是每一串都需要獨立的電源模組, 成本較高. 而降壓的結構, 會讓LED 的數目, 受限於輸入電壓. 例如60V 的adaptor, LED 最多串到 15,16顆, 如果要設計20W 的燈條, 就需要使用較大電流的LED.此種結構, 為了使效率達到最高, 要讓輸入電壓盡可能接近輸出電壓. 也就是說,必需針對LED 的數目來調整輸入電壓, 或是adaptor 的輸出電壓. 以10棵LED 為例, 如果要達到最高效率, 就必須把輸入電壓調到約40V 左右. 而讓降壓的效率達到96%以上. 而如果調整LED 數目不相對調整輸入電壓, 會對效率造成明顯的影響參考下圖, 可發現, 降壓的效率對輸出入電壓的變化較為明顯, 在87%區域有個穩定期. 升壓雖然最大值比不上降壓, 但整體效率相對穩定, 在93%區域有個穩定期.優點: 降壓結構效率較高, 單串設計, 配置較為靈活缺點: 電路成本較高, LED 串聯數目, 受限於受限於輸入電壓輸入電壓, 要達到最高效率需適當的調整輸入電壓適合適合大多數有固定輸出輸入的路燈大多數有固定輸出輸入的路燈4. 單串單串升壓結升壓結升壓結構構同樣的單串設計, 升壓結構的最大效率會較降壓結構稍低, 但是LED 串聯的數目, 不再受限於輸入電壓, 而是由MOS 來決定. 所以可以串聯較多的LED. 由於大多數的太陽能電池, 輸出電壓都不高, 因此太陽能路燈, 較適合使用升壓結構.而選用電流模式的定電流IC, 可以讓輸出電流較不受輸入電壓變化的影響, 在電池滿載以及快沒電時, 都能讓路燈維持相同的亮度.採用此種方式的設計, 一樣的單串結構, 但對LED 數目的配置卻更為靈活. 不需要改動任何零件, 不只能串更多顆LED. LED 數目的變化對效率以及電流大小的變動也較小. 應該是本文介紹所有方式裡, 對LED 的配置, , 最為靈活的一種.優點: 串聯LED 最大最大數目不受數目不受數目不受輸入電壓輸入電壓輸入電壓限制限制, 缺點: 電路成本較高, 最大最大效率較降壓結構稍低效率較降壓結構稍低適合太陽能路燈, 及需要靈活配置LED 串聯數目的設計根據上面的分析, 列出統計表如下, 1為最好, 4為最差. 可以看出4種架構, 在不同的地方, 各有其優缺點, 應該能滿足大多數路燈或高功率燈具的設計需求. 第一種方式, 雖然有機會達到最高的效率. 但受限於目前高功率LED 不分BIN 的影響, 較難普及, 但隨著LED 生產製程的改善, Vf 的分佈會日漸集中. 而當高功率LED 的產量, 達到分BIN 的經濟規模時, 這種架構應該是最適合的.而現在也陸續有廠商, 開始推出多串但各自switching 的升壓或降壓IC. 他的優點是效率被Vf 差異所產生的影響較小. 但各串會有各自的switching lose. 而系統成本介於文中(1,2) 以及(3,4) 的方式之間. 市場的接受度, 尚有待觀察.效率材料成本研發成本單串LED 數目配置靈活度1 1 1 32 4 2 4 2 2 13 3 2 3 1 3 24 34111。
LED路灯设计方案
LED路灯设计方案
一、路灯系统介绍
LED路灯是采用LED技术为节能照明系统的重要组成部分。
随着技术的不断发展，LED路灯具有了节能、高亮、高效、低失真、高可靠性、高可调等优点，在照明系统中发挥着越来越重要的作用。
这些优点使LED路灯成为目前节能照明最佳的选择，广泛应用于户外和室内的照明系统。
基于上述条件，本系统采用LED技术建立节能照明系统，提供更好的照明效果以满足用户的要求，达到节能目的。
本系统提供了一系列的LED路灯产品，包括室外LED路灯、室内LED 路灯、屋顶LED路灯等，这些LED路灯的性能非常稳定，耐热、耐冷和耐压，采用一致照明技术，能有效控制发光的区域，达到节能的目的。
1.室外LED路灯
室外LED路灯通常安装在公共区域，如街道、公园、路口等，为行人提供清晰的视野和充足的安全照明。
这类LED路灯采用灯体结构设计，考虑到环境温度，选择耐高低温的钢材作为灯体材料，确保LED路灯在各种恶劣气候条件下工作正常。
LED路灯外壳还具有防雨、防沙等作用，使LED路灯具有良好的耐用性。
此外，LED路灯的发光特性通常采用一致光束，实现了清晰的照明效果。
怎样为LED路灯选择合适的驱动电源
怎样为LED路灯选择合适的驱动电源LED路灯电源是全球最高效率开关电源高达95%，高功率因素高达0.99，可靠性高寿命长，符合IP67防水等级。
应用于路灯、遂道灯等大功率灯具，产品封装铝质外壳具有良好散热效果。
LED路灯电源的选择(LED路灯电源的种类)正确选用对于机械设备电控系统的正常运行是至关重要的。
在选择LED路灯电源(LED路灯电源知识)时，我们所要考虑的因素及要点也是多方面的。
那么，在LED路灯电源的选择过程中，我们都要考虑那些方面呢下面让我们一步步去认识LED路灯电源。
LED路灯电源原理LED开关电源是有电路来控制开关管而进行高速的道通和截止。
是将直流电转化成高频交流电来给变换器进行变压，使其产生所需要的一组或多组电压!转化为高频交流电的道理是高频交流在变压器电路中的效率要比市电50Hz或60Hz高。
因此开关电源变压器可以做到体积很小，在开关电源的时候不会很热，产品比工频直流稳压电源低.如果不将50Hz或60Hz变为高频电，那么开关电源就没有任何意义。
开关电源大体可以分为隔离和不隔离这两种，是隔离型的一定有开关电源变换器，而不隔离的未必一定有开关电源变换器。
开关电源与传统直流电源相比具有体积小、重量轻、和效率高等优点LED路灯电源的分类1、按驱动方式可分为两大类1.1恒流式a、恒流驱动电路输出的电流是恒定的，而输出的直流电压却随着负载阻值的大小不同在一定范围内变化，负载阻值小，输出电压就低，负载阻值越大，输出电压也就越高;b、恒流电路不怕负载短路，但严禁负载完全开路。
c、恒流驱动电路驱动led是较为理想的，但相对而言较高。
d、应注意所使用最大承受电流及电压值，它限制了LED的使用数量;1.2稳压式a、当稳压电路中的各项参数确定以后，输出的电压是固定的，而输出的电流却随着负载的增减而变化;b、稳压电路不怕负载开路，但严禁负载完全短路。
c、以稳压驱动电路驱动LED,每串需要加上合适的电阻方可使每串LED显示亮度平均;d、亮度会受整流而来的电压变化影响。
LED路灯配光方案比较分析[附图]
![LED路灯配光方案比较分析[附图]](https://img.taocdn.com/s3/m/2637ecfb0740be1e640e9a35.png)
LED路灯配光方案比较分析[附图］led(LightEmittingDiode）是21世纪具有竞争力的新型固体光源，与传统光源相比具有体积小、寿命长、能耗低、控制灵活等优势。
在道路照明中，随着白光LED技术的发展，单粒LED的光通量不断提高,LED取代传统光源用于LED路灯将成为趋势。
光源在空间各个方向的光强分布即为配光。
LED路灯配光是使光线尽可能投射到被照路面各个区域，获得符合道路照明要求的光分布，LED路灯配光设计是否准确到位是其能否替代传统路灯的关键因素之一。
研究LED路灯配光对今后LED道路照明的系统设计研究具有重要意义。
1 LED路灯配光的特点和要求1。
1 LED路灯配光形状特点在道路照明中,如果没有对LED路灯光源配光，照射在路面上的光型为面积较大的圆形光斑，会有部分光散落到路面之外而没有被利用，.为了满足对路面的亮度、照度、均匀度的要求，且尽可能使得大部分光都分布在道路面上以提高灯光的利用率，减少不必要的浪费，通常需要对LED路灯进行配光，LED路灯输出的光线照射在路面上所形成的光型或光斑以矩形为佳，。
图1 LED路灯配光示意图1.2 道路照明标准配光要求根据《城市道路照明设计标准》要求,道路照明中道路分为快速路与主干路、次干路、支路，LED道路照明配光要求标准值应符合表1的规定.表1 道路照明标准值目前的LED路灯研究主要集中在次干路和支路上的应用，光通量小是LED路灯不能应用在主干路上的主要原因。
在主干路上的应用还有待LED技术的研究和发展.表1 道路照明标准值1。
3 LED路灯的配光曲线发光强度的空间分布通常称为配光曲线。
在路灯的下方，光强应是最小，随着仰角＆theta;增加，光强I增加.函数关系为：即配光曲线表达式.道路照明单一灯具的理想配光曲线示意图。
由于光学设计复杂性，配光形状难以完全符合函数关系,可以减小＆theta；角的投射范围，减少灯具的间距来得到均匀照度。
一般来说,希望在配光后能实现宽角度的＆ldquo;蝙蝠翼＆rdquo;形配光。
用于LED路灯的高效率电源驱动器设计方案
用于LED路灯的高效率电源驱动器设计方案
摘 要：本文分析并提出了一种方案主要针对LED 路灯的高效率电源驱动器的AC/DC 部分。
电路采用了零电压开通技术降低了一次侧Mos 管的开关损耗。
本文还提出了一种可用于高输出电压情况下的混合型同步整流方案并对其工作原理和工作过程进行了较为详细的分析，并就如何减小变压器的损耗提出了一些看法。
最后，本文介绍了设计样机进行的实验结果。
1. 引言
近年来，随着大功率白光LED 技术的发展，照明产业开始面临新的机遇与挑战。
LED 越来越多地被应用于通用照明领域，道路照明则是其中一个极具潜力的重要应用领域。
由于LED 本身所特有的长寿命、潜在的高光效的特征，设计一款能够充分发挥此特征的高效率恒流驱动电源则显得尤为重要。
2. 高效率LED 电源驱动器的设计与分析
2.1 设计概述
在本次针对LED 路灯进行电源设计时，需充分考虑到此应用的特点与要求：
1）单灯最大功率不超过100W。
2）为提高路灯的可用性，灯具中LED 分为若干组，每组中LED 串联驱动，组间分别驱动，单组损坏不影响其它组LED。
3）为提高安全性，输入与输出之间需要电气隔离。
4）电源需具有较高的功率因数。
为满足以上要求，本设计采取ACPDC 恒压电源与多路DCPDC 恒流驱动级联的方式驱动多路LED。
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LED路灯电源的四种设计方案及比较
在节能省电的前提下，LED路灯取代传统路灯的趋势越来越明显。
市面上，LED路灯电源的设计有很多种。
早期的设计比较重视低成本的追求；到近期，共识渐渐形成，高效率及高可靠性才是最重要的。
LED路灯是LED照明中一个很重要应用。
本文主要是针对几种不同LED路灯的应用，提出了适合的架构，并对其优缺点进行分析，以便让读者能根据具体状况和设计的路灯种类，找到最合适的方案。
方案一：直接AC输入，对6串LED分别做恒流控制
在本文介绍的几种方案之中，这一种方案应该是目前效率最高、电路成本最低的方案(图1)。
直接用光电耦合器对初级侧电路进行回溯控制，调节输出电压。
相对于其它传统方案，该方案的开关损耗少。
将CS的电压固定在0.25V，对6串LED分别做恒流控制。
IC会侦测FB的位置，将电压最低那串LED固定在0.5V。
此时由于各串LED的Vf值的总和不同，产生的压降会落在MOS管上，导致一些损耗。
如果是一般对Vf分BIN筛选过后的LED，损耗应该可以控制在2%以内，少于一般的开关损耗。
该方案的优点是效率高、成本低，缺点是AC输入、需要较多的研发成本。
该方案适用于可以用AC直接输入的路灯。
方案二：DC或电池输入，对6串LED分别做恒流控制
它采用多串的升压结构设计，LED驱动的方式与前一种类似，差别在于由AC输入改为DC或是由电池输入(图2)。
低压侧传感的设计只要选择适当的MOS 管，LED可以串相当多的颗数。
相对于AC输入的方案，其设计较为简单。
但由于多了一次升压的开关，效率相对较低。
该方案的优点是设计简单、电路成本低，缺点是效率较低。
它适合太阳能电池或通过适配器输入的路灯。
方案三：单串降压结构
有些厂商仍喜欢用单串的设计，优点是维修容易，而且可以做模块化设计。
不同功率的路灯可以使用相同的灯条，只要更换面板，插上不同数目的灯条，就可以组合出各种不同功率的路灯。
但它的缺点是每一串都需要独立的电源模块，成本较高，而降压的结构会让LED 的数目受限于IC的耐压。
在图3所示的例子中，LED最多串到14颗，如果要设计20W的灯条，就需要使用700mA的LED。
为了使效率达到最高，必需针对LED的数目来调节输入电压，也就是适配器的输出电压。
以10颗LED为例，如果要达到最高效率，就必须把输入电压调到约42V左右。
该方案的优点是降压结构效率较高、单串设计、配置较为灵活，缺点是电路成本较高、LED 串联数目受限于IC耐压。
它适合通过适配器输入的路灯
方案四：单串升压结构RT8480
同样的单串设计，升压结构(图4)会较降压结构的效率低，但是LED串联的数目不再受限于IC的耐压，而是由MOS来决定，因而可以串联较多的LED。
由于大多数的太阳能电池的输出电压都不高，因此太阳能路灯较适合使用升压结构。
而选用电流模式的恒流设计，可以让输出电流较不受输入电压变化的影响，在电池满载以及快没电时，都能让路灯维持相同的亮度。
该方案的优点是串联LED数目不受IC耐压限制，缺点是电路成本较高，效率较降压结构稍低。
它适合太阳能路灯。
下表对LED路灯四种电源设计方案的优势进行了比较并排序。