LED照明電源電路設(shè)計問答精粹

/LED照明電源電路設(shè)計問答精粹LED驅(qū)動方案選型探討1.LED驅(qū)動IC特點和選擇

網(wǎng)友提問：LED驅(qū)動必需用專用LED驅(qū)動IC嗎？和一般IC相比有何優(yōu)缺點呢？

專家回復(fù)：LED驅(qū)動專用IC的優(yōu)點是Vin寬、輸出電流大、恒流精度高、采納抖頻可有效降低EMI。

LED驅(qū)動用恒流源主要是保證LED在發(fā)光的工作時間段光線亮度一樣、不閃耀。低價手機用LDO來驅(qū)動背光的LED也是常用的，只是電源的利用率不高，好在大多手機設(shè)計鋰電池電壓降致3.3V時關(guān)機。LED照明燈具用LDO來驅(qū)動就不是好方法了，LDO不能恒流。

網(wǎng)友提問：那么國產(chǎn)和外國LED驅(qū)動IC又該怎樣選擇？

專家回復(fù)：LED驅(qū)動IC許多，性價比各不相同，關(guān)鍵看設(shè)計產(chǎn)品的目標價位是多少，如求競爭實力和較多利潤，本土IC產(chǎn)品也不錯。

2.LED驅(qū)動電源選擇和設(shè)計問題

網(wǎng)友提問：選擇和設(shè)計LED驅(qū)動電源時要考慮哪些問題

專家回復(fù)：LED驅(qū)動電源是把電源供應(yīng)轉(zhuǎn)換為特定的電壓電流以驅(qū)動LED發(fā)光的電壓轉(zhuǎn)換器，通常狀況下：LED驅(qū)動電源的輸入包括市電、低壓直流、高壓直流、低壓高頻溝通等。而LED驅(qū)動電源的輸出則大多數(shù)為可隨LED正向壓降值變更而變更電壓的恒定電流源。

依據(jù)電網(wǎng)的用電規(guī)則和LED驅(qū)動電源的特性要求，在選擇和設(shè)計LED驅(qū)動電源時要考慮以下問題。

a．高牢靠性特殊像LED路燈的驅(qū)動電源，裝在高空，修理不便利，修理的花費也大。

b．高效率電源的效率高，它的耗損功率小，在燈具內(nèi)發(fā)熱量就小，也就降低了燈具的溫升。對延緩LED的光衰有利。

c．驅(qū)動方式現(xiàn)在通行的有兩種：其一是一個恒壓源供多個恒流源，每個恒流源單獨給每路LED供電。另一種是干脆恒流供電，LED串聯(lián)或并聯(lián)運行。怎樣選擇啟動方式要依據(jù)實際須要。多路恒流輸出供電方式，在成本和性能方面會較好?；蛟S是以后的主流方向。

d．浪涌愛護LED抗浪涌的實力是比較差的，特殊是抗反向電壓實力。由于電網(wǎng)負載的啟甩和雷擊的感應(yīng)，從電網(wǎng)系統(tǒng)會侵入各種浪涌，有些浪涌會導(dǎo)致LED的損壞。因此LED驅(qū)動電源要有抑制浪涌的侵入，愛護LED不被損壞的實力。

e．其他要素，如，提高電源功率因數(shù)；增加LED溫度負反饋功能；外部防護方面，要防水、防潮，外殼要耐曬；驅(qū)動電源的壽命要和LED的壽命相適配；要符合安規(guī)和電磁兼容的要求。

3.LED驅(qū)動IC發(fā)展方向

專家講解：照明用LED驅(qū)動IC發(fā)展方向

LED光源是一種長壽命光源，理論壽命可達50000小時，但是應(yīng)用電路設(shè)計不合理、電路元器件選用不當(dāng)、LED光源散熱不好，都會影響它的運用壽命。特殊是在應(yīng)用電路里，作為AC/DC整流橋的輸出濾波器的電解電容器，它的運用壽命在5000小時以下，這就成了制造長壽命LED燈具技術(shù)的攔路虎，設(shè)計生產(chǎn)可以在應(yīng)用電路里省去電解電容器的新一代LED驅(qū)動IC是可行的解決方案.

此外，對新一代LED驅(qū)動IC的設(shè)計必需打破傳統(tǒng)的DC/DC拓撲結(jié)構(gòu)設(shè)計理念，如采納恒功率、不采納磁滯限制的降壓型而采納定頻定電流限制、解決運用鹵素?zé)綦娮幼儔浩魉a(chǎn)生的燈源閃耀和多燈并聯(lián)不亮問題等等；還必需解決LED驅(qū)動IC在多種應(yīng)用電路中能過EMC、安規(guī)、CE、UL等認證；應(yīng)用電路力求簡潔、運用元器件少也是客戶降低成本所夢寐以求，和市場競爭所必需的；隔離和非隔離的應(yīng)用歷來是商家在平安和效率之爭焦點；提高PWM限制器的占空比等等。

0.5W-3W的LED光源和LED驅(qū)動IC集成在一個CMC封裝內(nèi)的新一代芯片已經(jīng)小批量生產(chǎn)，顯示LED驅(qū)動IC正在向高度集成化的多芯片CMC封裝方向發(fā)展；可用溝通電（AC）干脆驅(qū)動發(fā)光的新一代、特殊拓撲結(jié)構(gòu)ACLED光源生產(chǎn)技術(shù)的日趨成熟，將開創(chuàng)LED照明技術(shù)的又一新紀元。

4.隔離型和非隔離型驅(qū)動方案比較

網(wǎng)友提問：目前在以市電為輸入電源的LED驅(qū)動方案中，隔離型和非隔離型兩種驅(qū)動方案相比較各自有何優(yōu)缺點？如何選用

專家回復(fù)：總的來說，隔離型驅(qū)動平安但效率較低，非隔離型驅(qū)動效率較高，應(yīng)按實際運用的要求來選隔離型還是非隔離型驅(qū)動。

就電路結(jié)構(gòu)而言：目前的隔離型方案多是AC/DC的反激式(Flyback)電路方案，因此相對電路較困難、成本較高。非隔離型基本是采納DC/DC的升壓（Boost）或降壓（Buck）電路，則相對電路較簡潔，因而成本也相對較低。

恒流精度：隔離型可以做到±5%以內(nèi)，而非隔離型則很難做到。

在應(yīng)用領(lǐng)域：目前在以市電為輸入電源的LED燈具中（特殊是驅(qū)動和光源一體的燈具），本著平安第一的原則，基本已不再采納非隔離型方案。但也有例外，LED日光燈管由于受到結(jié)構(gòu)和空間的制約，仍還用非隔離型方案。在低壓供電的LED燈具中，以效率和成本優(yōu)先的原則，非隔離型方案是最佳的選擇。

5.AC干脆驅(qū)動的LED技術(shù)

網(wǎng)友提問：用AC干脆驅(qū)動的LED技術(shù)是怎么回事？

專家回復(fù)：ACLED光源是將一堆LED微小晶粒采納交織的矩陣式排列工藝均分為五串，ACLED晶粒串組成類似一個整流橋，整流橋的兩端分別聯(lián)接溝通電源，另兩端聯(lián)接一串LED晶粒，溝通電的正半周沿藍色通路流淌，3串LED晶粒發(fā)光，負半周沿綠色通路流淌，又有3串LED晶粒發(fā)光，四個橋臂上的LED晶粒輪番發(fā)光，相對橋臂上的LED晶粒同時發(fā)光，中間一串LED晶粒因共用而始終在發(fā)光。在60Hz的溝通電中會以每秒60次的頻率輪替點亮。整流橋取得的直流是脈動直流，LED的發(fā)光也是閃動的，LED有斷電余輝續(xù)光的特性，余輝可保持幾十微秒，因人眼對流淌光點記憶是有惰性的，結(jié)果人眼對LED光源的發(fā)光+余輝的工作模式解讀是連續(xù)在發(fā)光。LED有一半時間在工作，有一半時間在休息，因而發(fā)熱得以削減40-20%。因此ACLED的運用壽命較DCLED長。

ACLED成熟的產(chǎn)品如首爾用于AC110C的AX3201、AX3211和用于220V的AX3221、AX3231。

工程師LED驅(qū)動電路設(shè)計問題解答

1.LED驅(qū)動電路工作原理

網(wǎng)友提問：這份LED驅(qū)動電路中各元件分別起什么作用？是如何工作的？

專家回復(fù)：上圖是驅(qū)動3顆1W白光LED的電原理圖，它是12~24V電壓范圍里交直流兩用的。

D1~D4組成整流橋，這個橋有兩個功能，在輸入是溝通電源的時候，把溝通整流成直流；在輸入是直流電源的時候，起極性轉(zhuǎn)換作用，無論輸入電源的極性如何，都能保證電路正常工作。

CIN是濾波電容，把脈沖直流變換成平滑的直流。RS是取樣電阻，它確定恒流源的確定精度。L是整流電感，把100KHz的脈沖電流變換成三角波電流，L的電感量會影響工作電壓范圍內(nèi)恒流源的穩(wěn)定性。

D5是續(xù)流二極管，在晶片內(nèi)部MOS管處于截止狀態(tài)時為儲存在電感中的電流供應(yīng)放電回路。由于工作在高頻脈沖狀態(tài)，D5應(yīng)選用正向壓降小，復(fù)原速度快的肖特基二極體。

芯片的DIM端可外接PWM脈沖或直流電壓調(diào)光，也可以接熱敏電阻作協(xié)助溫度限制和自動亮度限制。假如不用這些功能，DIM端懸空。

2.LED日光燈明暗不均如何解決？

網(wǎng)友提問：23串12并，恒流電源，線路板上有明顯的明暗不均現(xiàn)象，測得電壓在3.02-3.08之間，單顆燈試,3.1v時暗區(qū)的電流為10-15ma亮區(qū)在20ma左右，請教這是怎么回事？

專家回復(fù)：可能是PCB布線不好，活著鋁基PCB板有漏電，可用分段割斷的方法來找尋，只是比較費時罷了。0.06W的LED光源，理論工作電流是20mA，一般做燈具為防LED早衰，可設(shè)計在15-18mA。

3.PWM恒流LED驅(qū)動芯片設(shè)計日光燈電源問題

網(wǎng)友提問：最近在用一款PWM恒流LED驅(qū)動芯片做日光燈電源,出現(xiàn)以下問題:

a,恒流源不恒流,在輸入80V-250V電壓變更過程中,電流先增大,后減小,且變更范圍比較大,電感換過許多個(電感都是自制,從500uH-3mH),問題照舊

b,運用的MOS管是5N5001,測試DS兩端電壓,在輸入150V左右時,數(shù)字萬用表起先亂跳.

專家回復(fù)：

a.PWMLED驅(qū)動IC組成的LED日光燈電源方案在Vin小范圍變更時,對于固定負載是恒流的。當(dāng)Vin大幅度變更時它須要有一個響應(yīng)時間，當(dāng)線路設(shè)計不好或PCB板設(shè)計不好時，應(yīng)當(dāng)在Vin變更時，Iout也會有確定的變更。

b.用數(shù)字萬用表測試DS電壓是不合理的,假如想看該電壓該用示波器看。

4.LED閃耀問題

網(wǎng)友提問：驅(qū)動鹵素?zé)舻臅r候降低電壓，鹵素?zé)袅炼冉档?，沒其他變更。驅(qū)動LED時降低電壓，LED在確定程度上會發(fā)生閃耀。為什么呢？

專家回復(fù)：鹵素?zé)羰羌冸娮柝撦d，因此鹵素?zé)綦娮幼儔浩骱推鋮f(xié)作能很好的工作。而LED燈具是容性阻抗+感性阻抗的負載，鹵素?zé)綦娮幼儔浩鹘邮躄ED燈負載時它輸出的實力會大大下降，表現(xiàn)為輸出電壓由12V驟降至7V，如是8V啟動的驅(qū)動IC即進入欠壓愛護狀態(tài)，此時鹵素?zé)綦娮幼儔浩鬏敵鲭妷河稚?2V，如此周而復(fù)始，使你見到LED燈在閃耀。解決方案是選用啟動電壓低于6V的驅(qū)動IC。

5.水下燈應(yīng)當(dāng)如何設(shè)計？

網(wǎng)友提問：水下燈應(yīng)當(dāng)如何設(shè)計？有哪些問題要留意？LED燈珠炸是不是由沖擊電流造成的？如何解決？

專家回復(fù)：從平安的角度來說,水下燈要求采納低壓隔離供電，盡可能運用國際通用的AC36V以下電源，因此AC24V、AC12V都是可選用的標準電源。

長距離送電會造成電壓下降，可增加銅線直徑來補償。此外，AC在線間傳輸比DC在線間傳輸損耗要小。

水底燈大多采納AC24V平安電源，因此完全可以選用Vin=6-30V、Iout=1.2A，系統(tǒng)應(yīng)用零部件很少的PT4115來做驅(qū)動電源，它用四個肖特基二極管做整流橋，一個濾波儲能電容器、一個輸出電流設(shè)定電阻、一個續(xù)流肖特基二極管和一個續(xù)流電感器。

電網(wǎng)載荷瞬時突變會引起電流浪涌，可在電路上加愛護器件來有效抑制。早期的9910IC都有“炸燈珠”毛病，須要靠應(yīng)用電路來改進。

6.LED亮度不均問題

網(wǎng)友提問：要做一款60W功率LED太陽能路燈,用兩個12V的電池組串聯(lián)儲存太陽能(單個電池組放電電壓在10.8-15V左右),路燈的供電電壓在21.6-30V之間.安排采納用2個分別可以驅(qū)動30W的驅(qū)動單元，采納兩個6串5并的方式.驅(qū)動器選擇可PWM調(diào)光的BUCK芯片.但是實際出現(xiàn)LED亮度不均問題，該問題怎么解決?

專家回復(fù)：這是一個很典型的錯誤設(shè)計。Buck電路僅僅在LED串的正向電壓低于電池電壓時才能采納，而且必須要預(yù)留確定的電壓富余量，否則即便Buck進入100%占空比狀態(tài)也不能得到設(shè)定的電流。

其他建議者建議運用某種品牌的器件，可是我們知道架構(gòu)的選擇和品牌是沒有關(guān)系的，這就像物理學(xué)的基本定律的正確和否和其提出者的國籍沒有關(guān)系一樣。

此設(shè)計的正確選擇是采納Buck-Boost架構(gòu)。Buck-Boost架構(gòu)的最佳應(yīng)用條件是輸出電壓在輸入電壓的變更范圍之內(nèi)，但超出范圍以外時也一樣可用，可以稱為全能型架構(gòu)。

關(guān)于中國LED產(chǎn)業(yè)標準缺失的探討總結(jié)

話題：深圳42家LED產(chǎn)學(xué)研重點單位共同簽署標準聯(lián)盟協(xié)議，標記著深圳LED產(chǎn)業(yè)標準工作啟動。然而有人懷疑，因為中國在技術(shù)標準上僅有一個勝利案例（TD-SCDMA)，其它都在集團利益斗爭中夭折或成為怪胎。圍繞這個話題，我們綻開下對LED技術(shù)標準的探討，行業(yè)希望產(chǎn)業(yè)標準聯(lián)盟做些什么？它能做到什么？

網(wǎng)友觀點總結(jié)：

對于LED標準對行業(yè)的影響，行業(yè)人士都持主動看法，一位LED專家認為，這是一個特別主動的舉措。目前LED產(chǎn)業(yè)處于“春秋戰(zhàn)國”時代，無標準的雜亂低級競爭對LED的發(fā)展是特別不利的。深圳市政府高屋建瓴，簽署標準聯(lián)盟協(xié)議，對促進LED產(chǎn)業(yè)標準的出臺和占據(jù)市場先機有著里程碑式的戰(zhàn)略意義！另一位LED行業(yè)人士也表示：沒有行業(yè)標準，將導(dǎo)致整個產(chǎn)業(yè)良莠不齊，質(zhì)量低劣的產(chǎn)品會使整個社會對LED照明產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生不信任，給產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來致命損害。

LED標準由誰來制定

網(wǎng)友ezcui認為，這一事務(wù)表明白民間要求統(tǒng)一LED標準的迫切愿望，能有效鞭策有關(guān)部門加快國家標準的制定出臺日程表。網(wǎng)友水手認為這一舉措重在象征意義，標準應(yīng)當(dāng)由國家出面制定，要把全國的技術(shù)資源和市場資源集中起來，才有可能勝利實施。網(wǎng)友Microsoft甚至說，小打小鬧，今日訂個標準，明天就被國標推翻。對此觀點，不少網(wǎng)友持反對看法，網(wǎng)友簡潔點說，深圳LED企業(yè)數(shù)量占全國40%，年產(chǎn)值占全國60%以上，在此基礎(chǔ)上制定標準對行業(yè)發(fā)揮有好處是確定的。網(wǎng)友空中堡壘說，深圳的標準假如勝利的的引導(dǎo)了LED企業(yè)的話，那么他或許會從行業(yè)標準上升到國家標準。

對此觀點，不少網(wǎng)友持反對看法，網(wǎng)友簡潔點說，深圳LED企業(yè)數(shù)量占全國40%，年產(chǎn)值占全國60%以上，在此基礎(chǔ)上制定標準對行業(yè)發(fā)揮有好處是確定的。網(wǎng)友空中堡壘說，深圳的標準假如勝利的的引導(dǎo)了LED企業(yè)的話，那么他或許會從行業(yè)標準上升到國家標準。

中國LED技術(shù)實力薄弱，制定標準是否有意義

網(wǎng)友Helen認為，我國的LED產(chǎn)業(yè)在核心即關(guān)鍵技術(shù)上輸給了國際大企業(yè)，對于本身就處于行業(yè)下游的中國企業(yè)來講，無論是深圳還是全中國，在不利的競爭中，強行制定自己的“LED產(chǎn)業(yè)標準”意義不大。網(wǎng)友fdqx說，標準的制定最常見的有兩類，一是有國家強制推行，另一則是由有實力的公司組成聯(lián)盟并且推出好用暢銷的相關(guān)產(chǎn)品?，F(xiàn)在的實際狀況兩者都不是。

網(wǎng)友一會兒則指出，目前，國內(nèi)沒有LED核心專利和技術(shù)，成立聯(lián)盟可以讓引導(dǎo)