明緯說明何謂恆功率設計的LED驅動電源

近期LED電源產業中最熱門的話題之一,非LED恆功率驅動莫屬。

LED為何一定要定電流驅動? 為何不能恆功率驅動? 在討論此議題之前,我們必須先了解為何LED一定需要定電流驅動。 以圖(a) LED I-V曲線來說明,當LED順向電壓產生2.5%變化時,通過LED的電流會有約16%的變化,而且LED順向電壓容易受溫度影響,高低溫度的溫差甚至會讓電壓變化差距高達20%以上。此外,LED亮度與LED順向電流成正比,電流差異過大會造成亮度變化過大,所以LED必須採用定電流驅動。

然而,LED是否可以採用恆功率驅動呢? 首先,屏除恆功率是否等同於恆亮度這個議題,以單純討論恆功率驅動器設計的角度而言,LED I-V與溫度曲線的變化來看似乎可行。那LED驅動器製造商為何不直接設計恆功率驅動的LED驅動器? 其中牽涉的原因很多,要設計恆功率線路並不難,只要搭配MCU ( Micro Controller Unit ) 偵測輸出電壓電流,透過程式計算去控制PWM ( Pulse Width Modulation ) 責任週期,控制輸出功率於圖(b)藍色恆功率曲線上,如此便可達到恆功率輸出。但這個方式增加了許多成本,而且當發生LED短路損害時,恆功率LED驅動器會因為偵測到較低電壓而提升電流,此現象將可能造成更大的危害。加上LED溫度特性是負溫度係數,當溫度越高時,我們期望把輸出電流降低,以維持LED高壽命的表現。然而,恆功率做法卻與此考量相互抵觸,在LED高溫應用時,LED驅動器因為偵測到較低電壓而把輸出電流升高了。綜合考量上述各方面因素,提供客戶寬範圍電壓/電流輸出的「類恆功率」LED驅動器是提供給客戶最有效益的解決方案。

明緯部分產品所標示的恆功率LED驅動器即特別採用此類恆功率的優化設計,目的在於能提供客戶一個寬範圍電壓/電流輸出的類恆功率LED驅動器,不僅能兼顧使用者需求與避免因過度設計造成的成本增加或因LED特性而造成使用上的困擾,甚至造成燈具故障,提供類恆功率的寬範圍設計產品可說是目前市面上LED驅動電源最有效益的解決方案。



              圖(a) LED I-V曲線                                         圖(b) LED I-V曲線與溫度

明緯新推出的XLG家族全系列採恆功率設計,寬範圍輸出電壓/電流提供彈性及高效能的LED電壓/電流配置,可減少機型數與庫存,以圖(c)ELG-75-48 / 圖(d)XLG-75-H電壓電流特性曲線說明,ELG-75-48最大功率點為48V/ 1.56A。如果客戶燈具電壓低於48V,依定電流產品設計原則,客戶無法調高輸出電流,如此輸出功率會較低,無法達到額定功率輸出。XLG-75-H採定功率設計,客戶可以依照曲線調整輸出電流來搭配LED 燈板實際設計的驅動電壓Vf (Forward Voltage)做額定功率輸出,燈具電壓在36V~56V區間都可以透過電流調整達到恆額定功率輸出,此區間即為恆功率區間。為達到寬範圍恆功率區間,XLG系列採用的設計方式也必須使用更高規格零件以達到所需的驗證要求,客戶如果有更高燈具壽命與信賴性的需求,XLG家族寬電流調整範圍的特點也方便客戶自行調整電流使用,詳細規格請參閱產品規格書。


  
 圖(c)ELG-75-48 I-V曲線                                            圖(d)XLG-75-H I-V曲線
 

( 作者: 明緯工程部 謝正堂)

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