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LED电源知识讲座电源知识讲座深圳市凯柏光电有限公司深圳市凯柏光电有限公司2012年年7月月11日日一、什么是电源，电源的用途是什一、什么是电源，电源的用途是什么？么？电电源源是是指指供供应应电电能能的的装装置置，应应该该叫叫做做电电源源供供应应器器，POWER SUPPLY，比比如如发发电电机机、蓄蓄电电池池等等设设备备/装装置置。我我们们这这里里所所说说的的电电源源虽虽然然也也叫叫“电电源源供供应应器器”，但但它它实实际际上上是是不不能能直直接接提提供供电电能能的的装装置置，而而是是转转换换电电能能的的装装置置，严严格格地地讲讲，应应该该叫叫做做电电源源转转换换器器，有有AC-DC、DC-AC、DC-DC。电电源源转转换换器器的的作作用用是是把把“粗粗”电电炼炼“精精”，简简单单地地说说，就就是是把把不不可可直直接接使使用用的的220V或或110V的的高高压压交交流流电电转转化化成成低低压压的的可可直直接接使使用用的的直直流流电电。比比如如，我我们们的的手手机机充充电电器器，就就是是把把220V的的交交流流市市电电转转化化成成5V的的直直流流电电，就就可可以以直直接接给给电池充电了。电池充电了。二、常见电源的分类及优、缺点二、常见电源的分类及优、缺点 按频率分，主要分为低频电源和高频电源两大类。按频率分，主要分为低频电源和高频电源两大类。低频电源工作频率是低频电源工作频率是50/60Hz50/60Hz，所以也叫工频电源。这，所以也叫工频电源。这种电源的结构很简单，只有三个部分构成：变压、整流、种电源的结构很简单，只有三个部分构成：变压、整流、滤波。这种电源结构简单，性能比较稳定，而且没有高滤波。这种电源结构简单，性能比较稳定，而且没有高频噪声干扰，但由于其输入电压范围窄，输出电压精度频噪声干扰，但由于其输入电压范围窄，输出电压精度差，再加上效率太低、体积大且笨重等缺点，工频电源差，再加上效率太低、体积大且笨重等缺点，工频电源已经成为夕阳产业，逐渐为市场所淘汰。现在，只有少已经成为夕阳产业，逐渐为市场所淘汰。现在，只有少数场合还在使用。数场合还在使用。高频电源通常指的就是高频开关电源，我们简称开关高频电源通常指的就是高频开关电源，我们简称开关电源。开关电源是通过控制主开关管的导通和关断来控制输电源。开关电源是通过控制主开关管的导通和关断来控制输出的电压、电流的。开关电源的优点是，输入电压范围宽出的电压、电流的。开关电源的优点是，输入电压范围宽（100-240Vac100-240Vac甚至甚至100-277Vac100-277Vac），输出稳压精度高，功率密），输出稳压精度高，功率密度高，相对体积小、重量轻；开关电源的缺点是，系统度高，相对体积小、重量轻；开关电源的缺点是，系统/电电路复杂、可靠性没有工频变压器高，且有高频噪声干扰。但路复杂、可靠性没有工频变压器高，且有高频噪声干扰。但由于开关电源的诸多优点，使得它具有广阔的应用前景。日由于开关电源的诸多优点，使得它具有广阔的应用前景。日常生活、生产中它已经得到了广泛的应用。常生活、生产中它已经得到了广泛的应用。开关电源从输出类型看，主要分恒压源和恒流源两种，开关电源从输出类型看，主要分恒压源和恒流源两种，LEDLED灯具主要是用恒流源，即输出电流是恒定的，其输出电灯具主要是用恒流源，即输出电流是恒定的，其输出电压可以在一定范围内随负载不同而变化。压可以在一定范围内随负载不同而变化。LED LED日光灯中应用的多是开关电源，但也有少量的阻容日光灯中应用的多是开关电源，但也有少量的阻容降压恒流源和线性恒流源。降压恒流源和线性恒流源。三、三、LEDLED灯具常用的开关电源灯具常用的开关电源 LED灯灯具具用用的的开开关关电电源源分分大大功功率率和和小小功功率率用用两两大大类类，小小功功率率一一般般用用于于室室内照明，大功率一般用于室外照明。内照明，大功率一般用于室外照明。60W，主主要要以以反反激激式式为为主主，这这当当中中又又分分为为PWM型型和和单单PFC型型两两种种。PWM型型的的主主控控频频率率基基本本恒恒定定，不不随随输输入入电电压压或或负负载载而而变变化化，其其输输出出电电流流纹纹波波也也小小，因因此此无无摄摄像像机机频频闪闪现现象象，但但是是如如果果不不前前置置PFC电电路路的的话话，其其PF值值很很低低一一般般低低于于；单单PFC型型是是近近年年来来出出现现的的新新技技术术，它它是是把把PWM技技术术和和PFC技技术术融融合合的的一一种种电电路路技技术术，这这种种电电路路的的优优点点是是即即有有PWM开开关关电电源源的的输输出出稳稳定定性性又又有有高高功功率率因因数数的的优优点点，其其功功率率因因数数一一般般都都做做到到以以上上，调调试试得得好好，可可以以在在全全压压范范围围内内实实现以上，但这种电路有摄像机频闪的缺陷。现以上，但这种电路有摄像机频闪的缺陷。2.大大功功率率室室外外用用电电源源一一般般在在30-200W左左右右，多多是是采采用用PFC+PWM的的两两级级电电路路结结构构，PFC架架构构大大体体一一致致，PWM主主要要有有反反激激式式、正正激激式式、半半桥桥谐谐振振式式三种。三种。电源的常见参数有：输入电压额定范围、输入电压允许波动范围、输入电源的常见参数有：输入电压额定范围、输入电压允许波动范围、输入频率范围、浪涌电压频率范围、浪涌电压/电流、电流、PFPF、效率、额定输出电流范围、纹波电流、输、效率、额定输出电流范围、纹波电流、输出保护等。出保护等。1.1.额定输入电压范围，有额定输入电压范围，有100-120Vac100-120Vac，60Hz60Hz；200-240Vac200-240Vac，50Hz50Hz；100-100-240Vac240Vac，50/60Hz50/60Hz；近来又出现了；近来又出现了100-277Vac100-277Vac，50/60Hz50/60Hz；2.2.输入电压允许波动范围：电压一般是按输入电压允许波动范围：电压一般是按10%10%来计算的，频率一般按来计算的，频率一般按3Hz3Hz计算，所以范围为：计算，所以范围为：90-132Vac,57-63Hz90-132Vac,57-63Hz；180-264Vac,47-53Hz180-264Vac,47-53Hz；90-90-264Vac,47-63Hz264Vac,47-63Hz；90-305Vac,47-63Hz90-305Vac,47-63Hz。3.3.浪涌电压，通常是因雷电、其他用电器或用电装置产生的高于市电电浪涌电压，通常是因雷电、其他用电器或用电装置产生的高于市电电压的异常电压，它通常是有害的干扰信号，它能通过电源线而进入电源的压的异常电压，它通常是有害的干扰信号，它能通过电源线而进入电源的输入端。这种有害干扰通常用压敏电阻等元件滤除。浪涌电流，是由于电输入端。这种有害干扰通常用压敏电阻等元件滤除。浪涌电流，是由于电源前级有大的电容充电而导致启动瞬间产生一个大的冲击电流。源前级有大的电容充电而导致启动瞬间产生一个大的冲击电流。，即功率因数，即用电器，即功率因数，即用电器/电源的有功功率除以其视在功率的比值，它是衡量电源的有功功率除以其视在功率的比值，它是衡量用电器用电器/电源对电网电能有效利用的一个参数，其值越高，说明其对电网的电源对电网电能有效利用的一个参数，其值越高，说明其对电网的利用率越高，反之越低，其值一般小于利用率越高，反之越低，其值一般小于1 1，最大可以达到，最大可以达到1 1。三、三、LEDLED电源的几个常见参数电源的几个常见参数 5.效效率率，是是输输出出功功率率除除以以输输入入功功率率的的比比值值，一一般般以以百百分分数数表表示示，它它是是衡衡量量电电源源转转换换器器的的转转换换能能力力的的一一个个指指标标，其其值值小小于于100%，目目前前世世界界上上还还没有达到没有达到100%效率的效率的电电源源转换转换器器。6.额额定定输输出出电电流流范范围围，这这个个指指标标是是根根据据负负载载的的需需求求而而定定制制，而而恒恒流流精度的高低，决定了批量生产时灯管明暗度差异的大小。精度的高低，决定了批量生产时灯管明暗度差异的大小。7.纹纹波波电电流流，即即输输出出恒恒流流电电流流（直直流流）中中的的交交流流成成分分，纹纹波波电电流流对对负负载载灯灯珠珠的的影影响响不不大大，但但会会影影响响摄摄像像机机对对现现场场拍拍摄摄的的效效果果，恒恒流流源源的的输输出出电电流流中中纹纹波波电电流流偏偏大大的的，会会导导致致摄摄像像机机在在这这种种灯灯光光下下拍拍摄摄时时，灯灯具具有有明暗条纹的闪烁出现。明暗条纹的闪烁出现。8.输输出出保保护护，一一般般是是指指电电源源或或用用电电器器在在某某些些异异常常情情况况时时具具有有保保护护性性动动作作的的措措施施，比比如如开开路路时时电电源源电电压压不不能能失失控控，负负载载短短路路时时电电源源不不能能损损害害等等。等等。四、安规四、安规 安规就是安规就是安全标准安全标准或安全或安全规格规格,安规对安规对所所制造的装置与电组件有明确制造的装置与电组件有明确的陈述与指导的陈述与指导,以提供具有安全与高品质的产品给终端使用者；其目的主要以提供具有安全与高品质的产品给终端使用者；其目的主要是用来防止是用来防止electric shock（电击）（电击）,energy hazards（能量伤害）（能量伤害）,fire（火灾）（火灾）,mechanical and heat hazards（机械或热伤害）（机械或热伤害）,radiation hazards（辐射伤害）（辐射伤害），chemical hazards（化学伤害）（化学伤害）等对人体等对人体或财产或财产造造成的伤害成的伤害.一般一般来说来说,每一个国家都可以建立自己本国的电气安全标准每一个国家都可以建立自己本国的电气安全标准,但是大多但是大多数的电源器制造厂商都数的电源器制造厂商都会会使用使用IEC,VDE,CE,CCC,UL,CSA,PSEIEC,VDE,CE,CCC,UL,CSA,PSE等等安全标准作为安全标准作为设计或制造的依据。设计或制造的依据。ULUL与与VDEVDE的安全标准的安全标准没没有本质上的差异有本质上的差异,但但ULUL规格比较规格比较注注重重在防止失火的危险在防止失火的危险,而而VDEVDE则比较则比较关注关注操作人员的安全操作人员的安全考虑考虑,对于电源而言对于电源而言,VDE,VDE的要求的要求是最是最严格严格的电气安全标准的电气安全标准。ICE（International Electrotechnical Commission)是国际电是国际电工协会；工协会；VDE（Verband Deutscher Elektrotechnikere）测试机构和测试机构和认证协会是德国电器工程师协会的下属机构；认证协会是德国电器工程师协会的下属机构；CE(Communate Europpene法语的缩写法语的缩写)，是欧洲共同体，是欧洲共同体的意思，欧洲共同体后来演变成了欧洲联盟（简称欧盟）；的意思，欧洲共同体后来演变成了欧洲联盟（简称欧盟）；UL(Underwriter Laboratories Inc.(Underwriter Laboratories Inc.）是美国保险商试验）是美国保险商试验所所,ULUL安全试验所是美国最有权威的，也是世界上从事安全试安全试验所是美国最有权威的，也是世界上从事安全试验和鉴定的较大的民间机构；验和鉴定的较大的民间机构；CCC(China Compulsory Certification)中国强制性产品认证；中国强制性产品认证；PSE，是，是日本电气产品安全法（日本电气产品安全法（DENAN，简称电安，日语，简称电安，日语为为DENKI YOHIN HO），它是日本制定的强制性国家法律，由），它是日本制定的强制性国家法律，由日本经济产业省（日本经济产业省（Ministry of Economy,Trade and Industry，简称简称METI，原通产省）执行，原通产省）执行.电源的可靠性，笼统的说就是电源的品质、寿命等。电源的可靠性，笼统的说就是电源的品质、寿命等。MTBF MTBF 平均间隔故障时间，一般要求平均间隔故障时间，一般要求3000030000小时以上小时以上批量不良率批量不良率雷击雷击机械振动机械振动机械冲击机械冲击盐雾盐雾等等等等五、可靠性五、可靠性六、六、EMCEMC 开开EMCEMC是是Electro Magnetic Compatibility的缩写，意思是电磁兼容，的缩写，意思是电磁兼容，是指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设是指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰的能力。因此，备产生无法忍受的电磁干扰的能力。因此，EMCEMC包括两个方面的要求：一包括两个方面的要求：一方面是指设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁干扰不能超过一方面是指设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁干扰不能超过一定的限值定的限值(EMI),(EMI),电磁干扰主要还分为传导干扰和辐射干扰等；另一方面电磁干扰主要还分为传导干扰和辐射干扰等；另一方面是指器具对所在环境中存在的电磁干扰具有一定程度的抗扰度，即电磁是指器具对所在环境中存在的电磁干扰具有一定程度的抗扰度，即电磁敏感性敏感性(EMS)(EMS)。一般来说，一般来说，MECMEC是每个国家都要求强制执行的，比如欧美，但是是每个国家都要求强制执行的，比如欧美，但是在发展中国家要求会低一些，甚至没有要求。虽然我国在发展中国家要求会低一些，甚至没有要求。虽然我国CCCCCC是强制措施，是强制措施，但是，目前，出到国内的但是，目前，出到国内的LEDLED照明产品很多还没有执行。照明产品很多还没有执行。七、七、LEDLED电源的输出参数设定电源的输出参数设定 变变LEDLED电源输出参数的设定是根据电源输出参数的设定是根据LEDLED灯具的灯珠的串、并联的要灯具的灯珠的串、并联的要求而进行的，以下是几种灯具的常见串、并联。求而进行的，以下是几种灯具的常见串、并联。1.1.日光灯，日光灯，隔离电源，典型隔离电源，典型1212串，电源典型输出电压：串，电源典型输出电压：*；输出电流与并联数；输出电流与并联数有关，典型值，例如有关，典型值，例如35283528灯珠灯珠2424并，并，*24=0.48A.24=0.48A.隔离电源配套的灯具有可能的串数为隔离电源配套的灯具有可能的串数为9-159-15串。串。非隔离型：典型非隔离型：典型2424串，电源典型输出电压：串，电源典型输出电压：*；输出电流与并联数；输出电流与并联数有关，典型值，如有关，典型值，如35283528灯珠灯珠1212并，并，*。非隔离电源配套的灯具可能的串数为非隔离电源配套的灯具可能的串数为20-2620-26串。串。最近，市场上出现了新的电源配备情况，例如有些公司为减少铝基最近，市场上出现了新的电源配备情况，例如有些公司为减少铝基板种类，把隔离和非隔离电源都用成板种类，把隔离和非隔离电源都用成1212串的，而又有些公司把串的，而又有些公司把2424串的灯具串的灯具用隔离电源。用隔离电源。2.球泡、球泡、PAR灯、射灯、筒灯：灯、射灯、筒灯：这几类灯具通常都用的是这几类灯具通常都用的是1W的大功率灯珠进行单串或多串组合，例如的大功率灯珠进行单串或多串组合，例如单串的为单串的为3*1W，5*1W，7*1W，电源输出电压典型值分别为、，电源输出电压典型值分别为、16V、22.4V,典型电流都是典型电流都是350mA。3.工矿灯工矿灯 工矿灯的灯珠基本分为两种，一种是用工矿灯的灯珠基本分为两种，一种是用1-3W多颗进行串并联，另一种多颗进行串并联，另一种是用模块进行串并联。前者的串并联有点类似日光灯，但不同的是其用的单是用模块进行串并联。前者的串并联有点类似日光灯，但不同的是其用的单颗灯珠功率比日光灯的大，因此其电源的输出电流也比日光灯的大颗灯珠功率比日光灯的大，因此其电源的输出电流也比日光灯的大；后者；后者（模块）串、并联方式就会比较简单。总体来说，不论是（模块）串、并联方式就会比较简单。总体来说，不论是1-3W多颗还是模多颗还是模块式的灯珠，工矿灯的整灯功率都比较大，一般多是块式的灯珠，工矿灯的整灯功率都比较大，一般多是30-200W，输出电压为，输出电压为几十伏特，电流也较大，从几十伏特，电流也较大，从1A多到几个安培不等。多到几个安培不等。疑问解答疑问解答欢迎大家踊跃提问！THANK YOU！