LED燈具驅動電源的設計經(jīng)驗總結

1、LED燈具驅動電源的設計經(jīng)驗總結 瀏覽：634 I 更新：2021-05-0914:01,1 標簽：燈具50簡介目前l(fā)ed照明驅動電源的五大市場需求趨勢可歸結為：高效率、高可靠性、對調光與非調光廣泛的應用兼容性、體積越來越小、無光耦.LED燈具要普及,不但需要大幅度降低本錢,更需要解決能效和可靠性的難題,如何解決這些難題,Powerintegrations市場營銷副總裁DougBailey分享了高效高可靠LED燈具設計的五點忠告.步驟/方法1 .不要使用雙極型功率器件由于雙極型功率器件比MOSFET宜,一般是2美分左右一個,所以一些設計師為了降低LED驅動本錢而使用雙極型功率器件,這樣會嚴重影

2、響電路的可靠性,由于隨著LED驅動電路板溫度的提升,雙極型器件的有效工作范圍會迅速縮小,這樣會導致器件在溫度上升時故障從而影響LED燈具的可靠性,正確的做法是要選用MOSFET器件,MOSFE器件的使用壽命要遠遠長于雙極型器件.2 .MOSFET勺耐壓不要低于700V耐壓600V的MOSFE比擬廉價,很多認為LED燈具的輸入電壓一般是220V,所以耐壓600V足夠了,但是很多時彳電路電壓會到340V,在有浪涌白時候,600V的MOSFET很容易被擊穿,從而影響了LED燈具的壽命,實際上選用600VMOSFE可能節(jié)省了一些本錢但是付出的卻是整個電路板的代價,所以,“不要選用600V耐壓的MOSF

3、ET,最好選用耐壓超過700V的MOSFET.他強調.3 .盡量不要使用電解電容LED驅動電路中到底要不要使用電解電容？目前有支持者也有反對者,支持者認為如果可以將電路板溫度限制好,依次達成延長電解電容壽命的目的,例如選用105度壽命為8000小時的高溫電解電容,根據(jù)通行的電解電容壽命估算公式“溫度每降低10度,壽命增加一倍",那么它在95度環(huán)境下工作壽命為16000小時,在85度環(huán)境下工作壽命為32000小時,在75度環(huán)境下工作壽命為64000小時,假設實際工作溫度更低,那么壽命會更長！由此看來,只要選用高品質的電解電容對驅動電源的壽命是沒有什么影響的！還有的支持者認為由無電解電容

4、帶來的高紋波電流而導致的低頻閃爍會對某些人眼造成生理上的不適,幅度大的低頻紋波也會導致一些數(shù)碼像機設備出現(xiàn)差頻閃爍的亮暗柵格.所以,高品質光源燈具還是需要電解電容的.不過反對者那么認為電解電容會自然老化,另外,LED燈具的溫度極難限制,所以電解電容的壽命必然會減少,從而影響LED燈具的壽命.對此,在LED驅動電路輸入局部可以考慮不用電解電容,實際上使用PI的LinkSwitch-PH就可以省去電解電容,PI的單級PFC/恒流設計可以讓設計師省去大容量電容,在輸出電路中,可以用高耐壓陶瓷電容來代替電解電容從而提升可靠性,“有的人在設計兩級電路的時候,在輸出采用了一個400V的電解電容,這會嚴重影

5、響電路的可靠性,建議采用單級電路用陶瓷電容就可以了.他強調.“對于不太關注調光功能、高溫環(huán)境及需要高可靠性的工業(yè)應用來說,我強烈建議不采用電解電容進行設計.4 .盡量使用MOSFE幫件如果設計的LED燈具功率不是很高,Doug建議使用集成了MOSFET勺LED驅動器產品,由于這樣做的好處是集成MOSFETJ導通電阻少,產生的熱量要比分立的少,另外,就是集成的MOSFET1限制器和FET在一起,一般都有過熱關斷功能,在MOSFET過熱時會自動關斷電路到達保護LED燈具的目的,這對LED燈具非常重要,由于LED燈具一般很小巧且難以進行空氣散熱.“有的時候會發(fā)生LED因過熱燃燒傷人的情況,但是我們的

6、方案從來不會這樣的.他表示.5 .盡量使用單級架構電路有些LED電路采用了兩級架構,即“PFC功率因數(shù)校正+隔離DC/DC變換器的架構,這樣的設計會降低電路的效率.例如,如果PFC的效率是95%,而DC/DC局部的效率是88%那么整個電路的效率會降低到83.6%!"PI的LinkSwitch-PH器件同時將PFC/CC®制器、一個725VMOSFE和MOSFET區(qū)動器集成到單個封裝中,將驅動電路的效率提升到87%"這樣的器件可大大簡化電路板布局設計,最多能省去傳統(tǒng)隔離反激式設計中所用的25個元件！省去的元件包括高壓大容量電解電容和光耦器."LED兩級架構

7、適用于必須使用第二個恒流驅動電路才能使PFC驅動LED恒流的舊式驅動器.這些設計已經(jīng)過時,不再具有本錢效益,因此在大多數(shù)情況下都最好采用單級設計.LED驅動電源的技術方案瀏覽：164I更新：2021-08-1214:4200舉報作者聲明：本篇經(jīng)驗系本人依照真實經(jīng)歷原創(chuàng),未經(jīng)許可,謝絕轉載.簡介什么是LED?LEDLightEmittingDiode,又稱發(fā)光二極管,它們利用固體半導體芯片作為發(fā)光材料,當兩端加上正向電壓,半導體中的載流方法/步驟1. 什么是LED?LEDLightEmittingDiode,又稱發(fā)光二極管,它們利用固體半導體芯片作為發(fā)光材料,當兩端加上正向電壓,半導體中的載流子

8、發(fā)生復合,放出過剩的能量而引起光子發(fā)射產生可見光.2.LED有哪些優(yōu)點？ 高效節(jié)能一千小時僅耗幾度電普通60W白熾燈十七小時耗1度電,普通10W節(jié)能燈一百小時耗1度電 超長壽命半導體芯片發(fā)光,無燈絲,無玻璃泡,不怕震動,不易破碎,使用壽命可達五萬小時普通白熾燈使用壽命僅有一千小時,普通節(jié)能燈使用壽命也只有八千小時 光線健康光線中不含紫外線和紅外線,不產生輻射普通燈光線中含有紫外線和紅外線 綠色環(huán)保不含汞和氤等有害元素,利于回收和利用,而且不會產生電磁干擾普通燈管中含有汞和鉛等元素,節(jié)能燈中的電子鎮(zhèn)流器會產生電磁干擾 保護視力直流驅動,無頻閃普通燈都是交流驅動,就必然產生頻閃 光效率高,發(fā)熱小：

9、90%的電能轉化為可見光普通白熾燈80%勺電能轉化為熱能,僅有20%t能轉化為光能 平安系數(shù)高所需電壓、電流較小,發(fā)熱較小,不產生平安隱患,可用于礦場等危險場所 市場潛力大低壓、直流供電,電池、太陽能供電即可,可用于遙遠山區(qū)及野外照明等缺電、少電場所.3.權威預測半導體照明將在未來5-10年內取代現(xiàn)有傳統(tǒng)光源."未來白光LED將更加廉價,市場總體容量將快速增長."許志鵬樂觀地指出,據(jù)美國能源部預測,2021年前后,美國將有55%勺白熾燈和熒光燈被LED替代,可能形成一個500億美元的大產業(yè).而日本提出,LED將在今年大規(guī)模替代傳統(tǒng)白熾燈.日、美、歐、韓等國均已正式啟動LED

10、照明戰(zhàn)略方案.美國能源部預測,到2021年前后,美國將有55%勺白熾燈和熒光燈將被嵌在芯片上的發(fā)光體-半導體燈替代.日本方案到2021年用這種半導體燈替代50%勺傳統(tǒng)照明燈具.科學家測量發(fā)現(xiàn),在同樣亮度下,LED的電能消耗僅為白熾燈的1/10,壽命那么是白熾燈的100倍.由于LED具有節(jié)能、環(huán)保、壽命長、體積小等優(yōu)點,專家們稱其為人類照明史上繼白熾燈和熒光燈之后的又一次飛躍.根據(jù)美國能源部DOE的預計,傳統(tǒng)照明器件的徹底更新?lián)Q代將在2021年開始啟動,然而許多LED供給商都希望將這個啟動時間再提前一到兩年.4.繼澳大利亞歐盟欲讓白熾燈兩年內"下課"2007-3-162007

11、年3月9日,在英國倫敦街頭,成串的彩燈閃爍.剛剛結束的歐盟首腦會議通過了一系列旨在提升能效的舉措.9日結束的歐盟春季首腦會議已經(jīng)達成協(xié)議,兩年內歐洲各國將逐步用節(jié)能熒光燈取代能耗高的老式白熾燈泡,以減少溫室氣體排放.在這之前,澳大利亞已率先通過停止使用白熾光燈泡法令.5.LED照明產值將超千億美元同方正發(fā)力同方股份副總裁兼董秘孫岷近日向記者透露,公司的高亮度LED照明工程已根本實現(xiàn)產業(yè)化,目前已經(jīng)有20條生產線投產,其產業(yè)化技術到達世界先進水平,規(guī)劃2008年年底生產線將到達50條,形成綠色照明的規(guī)模化效應.預計我國2021年應用市場規(guī)模將達540億元,到2021年,中國半導體照明及相關產業(yè)產

12、值將超過1000億美元的規(guī)模,其中高亮度芯片國內增長率將高達100%.6.首爾半導體期望能取得全球照明市場之中1,000億美元的份額.韓國首爾半導體公司現(xiàn)正方案用LED取代傳統(tǒng)的照明燈,目前Acriche60流明/瓦特的亮度在2007年第四季提升五成至80流明/瓦特,而每一模組為250流明；在2021年第四季達至120流明/瓦特,而每一模組為400流明,期望能取得全球照明市場之中1,000億美元的份額.7.澳大利亞與新西蘭將率先停止使用白熾光燈泡澳大利亞政府最近宣布,為了減少溫室氣體的排放量,澳大利亞將禁止除醫(yī)療用以外的白熾燈的使用.據(jù)此,至U2021年時澳大利亞將減少400萬噸溫室氣體的排放

13、.而據(jù)2007年2月21日?TheDominionPost?報道,新西蘭能源部長DavidParker建議參照澳大利亞的做法,新西蘭也應在未來兩到三年內禁止使用普通白熾光燈泡,用節(jié)能環(huán)保的熒光燈泡(FlorescentEcoBulb)取代.澳大利亞環(huán)境部長MalcolmTurnbull說,澳大利亞2021年將推行新的民用照明標準,通過新標準的實施,2012年可減少溫室氣體排放400萬噸.據(jù)悉,這種新型熒光燈泡主要從中國進口.8.為什么首選樓道燈來應用LED1,目前比擬而言,LED的售價還較高,樓道燈是共用設施,共同承當大家就能接受.2,樓道燈現(xiàn)在普遍是使用白熾燈,假設換用LED燈,節(jié)電的效果就

14、特別明顯.3,樓道燈在白天是熄滅的.晚上就頻繁的啟動或關斷.不要說是節(jié)能燈,就是白熾燈都會很快的玩完.但是LED燈卻是不怕,由于它的發(fā)光機理與白熾燈和節(jié)能燈都不同,就恰恰非常的適應在高速的開關工作狀態(tài),絕對不會由于是這個原因而損壞.4, LED燈的壽命很長,就免除了樓道燈經(jīng)常需要維修的為難狀況.5,樓道燈是物業(yè)交電費,投入是一次性的,節(jié)約80%勺電費是長期的,物業(yè)部門最合算.9.LED燈能直接替換現(xiàn)在的樓道燈嗎？不能.由于現(xiàn)在大家使用的樓道燈是白熾燈,根本就無法用LED燈或節(jié)能燈去替換,所以如果要換用LED燈就必須也要同時換用聲光控開關.現(xiàn)在有專用的一體化的LED聲光控樓道燈,直接就使用220

15、V的市電,非常方便使用.我們將強烈建議樓道燈的使用電壓用直流的24V,其好處和原因我們會另文介紹.隨著技術開展和本錢的降低,LED燈取代節(jié)能燈也就成為必然的了.10.LED驅動電源的分類及特性1、按驅動方式可分為兩大類：(1)恒流式：a、恒流驅動電路輸出的電流是恒定的,而輸出的直流電壓卻隨著負載阻值的大小不同在一定范圍內變化,負載阻值小,輸出電壓就低,負載阻值越大,輸出電壓也就越高；b、恒流電路不怕負載短路,但嚴禁負載完全開路.c、恒流驅動電路驅動LED是較為理想的,但相對而言價格較高.d、應注意所使用最大承受電流及電壓值,它限制了LED的使用數(shù)量；(2)穩(wěn)壓式：a、當穩(wěn)壓電路中的各項參數(shù)確定

16、以后,輸出的電壓是固定的,而輸出的電流卻隨著負載的增減而變化；b、穩(wěn)壓電路不怕負載開路,但嚴禁負載完全短路.c、以穩(wěn)壓驅動電路驅動LED,每串需要加上適宜的電阻方可使每串LED顯示亮度平均；d、亮度會受整流而來的電壓變化影響.2、按電路結構方式分類(1)電阻、電容降壓方式：通過電容降壓,在閃動使用時,由于充放電的作用,通過LED的瞬間電流極大,容易損壞芯片.易受電網(wǎng)電壓波動的影響,電源效率低、可靠性低.(2)電阻降壓方式：通過電阻降壓,受電網(wǎng)電壓變化的干擾較大,不容易做成穩(wěn)壓電源,降壓電阻要消耗很大局部的能量,所以這種供電方式電源效率很低,而且系統(tǒng)的可靠也較低.(3)常規(guī)變壓器降壓方式：電源體

17、積小、重量偏重、電源效率也很低、一般只有45%-60%所以一般很少用,可靠性不高.(4)電子變壓器降壓方式：電源效率較低,電壓范圍也不寬,一般180240V,波紋干擾大.(5) RCC降壓方式開關電源：穩(wěn)壓范圍比擬寬、電源效率比擬高,一般可以做到70%-80%應用也較廣.由于這種限制方式的振蕩頻率是不連續(xù),開關頻率不容易控制,負載電壓波紋系數(shù)也比擬大,異常負載適應性差.(6) PW配制方式開關電源：主要由四局部組成,輸入整流濾波局部、輸出整流濾波局部、PWMI壓限制局部、開關能量轉換局部.PWMFF關穩(wěn)壓的根本工作原理就是在輸入電壓、內部參數(shù)及外接負載變化的情況下,限制電路通過被限制信號與基準

18、信號的差值進行閉環(huán)反應,調節(jié)主電路開關器件導通的脈沖寬度,使得開關電源的輸出電壓或電流穩(wěn)定(即相應穩(wěn)壓電源或恒流電源).電源效率極高,一般可以做到80%-90%輸出電壓、電流穩(wěn)定.一般這種電路都有完善的保護舉措,屬高可靠性電源.從以上介紹可以看出PW配制方式設計的LED電源是比擬理想的LED電源.目前珠海市南宇星電子公司生產的"金興牌LED開關電源就是PWM6制技術的開關電源,該類LED電源經(jīng)用戶使用反映效果很好.一、剛剛開始起步本錢高照明本錢不僅涉及燈具的初始本錢,還涉及燈具所消耗的能源本錢,燈具無法正常工作時更換燈具所需的勞動本錢,以及所需燈具更換的平均頻率.從這一概念出發(fā)就很容

19、易理解,為什么LED光源是白熾燈光源價格的50倍左右時,LED交通信號燈的市場就開始啟動,而當?shù)竭_28倍時,就已形成新興產業(yè).目前半導體照明主要以光色照明和特殊照明為主,以后將向普通照明擴展.具體來講,近幾年內,半導體照明市場將廣泛應用在各種信號燈、景觀照明、櫥窗照明、建筑照明、廣場和街道的美化、家庭裝飾照明、公共娛樂場所美化和舞臺效果照明等領域.事實上,我們身邊已經(jīng)隨處可見它的身影：電腦顯示燈、按鍵和屏幕的背光源、汽車尾燈、建筑物燈光、交通信號燈等等.二、不一致性帶來的問題：理論上LED都一樣,都是能發(fā)光的二極管,而實際上所有LED的電性能都是有差異的,眾多的廠家都在搶生產進度、抓數(shù)量；每個

20、廠家的生產工藝是不一致的,甚至相差很大,就是同一廠家的不同時間的工藝都是有差異的；生產發(fā)光二極管的半導體材料的純度要求非常高,不同廠家使用的半導體原材料的純度是有差異的,這就使LED的發(fā)光強度與驅動電流是不完全相同的,或者相差很大,而且耐過電流水平和發(fā)熱的差異也就自然而然的不同了；由于封裝工藝和封裝材料的不同,使得整體的散熱水平是不一樣的,所有的廠家都在研究和開發(fā)新材料,以求解決組合材料的熱彭脹與散熱的問題.由此不難看出,LED發(fā)光二極管在短期內仍存在個體之間的很大的差異,如果每個燈只用一個LED,那是很好限制的,而且是真正的長壽命,例如電視機、DVD上的電源指示燈就是如此；而當我們用LED制作照明燈具時,就不是用單個的LED,而是用多個,或上百上千個LED排成陣列接入電路,再者,需要的亮度就不是指示燈所能做到的,而電流大了、小了亮度都要減弱,且會使壽命大打折扣,甚而致于未出廠就壞掉了；因LED的差異性總是存在的,在多個LED組成的連路中,當有幾個壞掉時通常是短路,會使電流增大而損壞其他的LED這就是不一致性帶的結果,也是制約其開展的因素之一.三、驅動電路復雜本錢高、故障率高a.在電壓匹配方面,LED不象普通的白熾燈泡,可以直接連接220V的交流市電.LED是2-3.伏的低電壓驅動,必須要