LED 照明燈具在近期得到飛躍的發(fā)展,LED 作為綠色環(huán)保的清潔光源得到廣泛的認(rèn)可。LED 光源使用壽命長(zhǎng)、節(jié)能省電、應(yīng)用簡(jiǎn)單方便、使用成本低,因而在LED 手電筒、LED 礦燈及便攜照明;在建筑照明、裝飾照明、標(biāo)識(shí)牌照明;在汽車的儀表板背光、前后霧燈、第三剎車燈、方向燈、尾燈;以及在家庭照明都會(huì)得到海量的應(yīng)用,歐司朗光學(xué)半導(dǎo)體公司2008 年調(diào)查統(tǒng)計(jì),全球每年家庭照明燈座出貨量約為500 億個(gè)。
LED 光源的技術(shù)日趨成熟,每瓦發(fā)光流明迅速增長(zhǎng),促使其逐年遞減降價(jià)。以1W LED 光源為例,2008 年春的價(jià)格已是2006 年春的價(jià)格三分之一,2009 年春將降至2006 年的四分之一。 LED 綠色燈具的海量市場(chǎng)和持續(xù)穩(wěn)定數(shù)年增長(zhǎng)需求將是集成電路行業(yè)繼VCD、DVD、手機(jī)、MP3 之后的消費(fèi)電子市場(chǎng)的超級(jí)海嘯!LED 燈具的高節(jié)能、長(zhǎng)壽命、利環(huán)保的優(yōu)越性能獲得普遍的公認(rèn)。LED 高節(jié)能:節(jié)能能源無污染即為環(huán)保。直流驅(qū)動(dòng),超低功耗(單管0.03瓦-1 瓦)電光功率轉(zhuǎn)換接近100%,相同照明效果比傳統(tǒng)光源節(jié)能80%以上。 LED 長(zhǎng)壽命:LED 光源被稱為長(zhǎng)壽燈。固體冷光源,環(huán)氧樹脂封裝,燈體內(nèi)也沒有松動(dòng)的部分,不存在燈絲發(fā)光易燒、熱沉積、光衰快等缺點(diǎn),使用壽命可達(dá)5 萬到10 萬小時(shí),比傳統(tǒng)光源壽命長(zhǎng)10 倍以上。 LED 利環(huán)保:LED 是一種綠色光源,環(huán)保效益更佳。光譜中沒有紫外線和紅外線,熱量低和無頻閃,無輻射,而且廢棄物可回收,沒有污染不含汞元素,冷光源,可以安全觸摸,屬于典型的綠色照明光源。 照明用LED 光源的VF 電壓都很低,一般VF =2.75-3.8V,IF 在15-1400mA;因此LED 驅(qū)動(dòng)IC 的輸出電壓是VF X N 或VF X 1, IF 恒流在15-1400mA。LED燈具使用的LED 光源有小功率(IF=15-20mA)和大功率(IF>200mA))二種,小功率LED 多用來做LED 日光燈、裝飾燈、格柵燈;大功率LED 用來做家庭照明燈、射燈、水底燈、洗墻燈、路燈、隧道燈、汽車工作燈等。功率LED 光源是低電壓、大電流驅(qū)動(dòng)的器件,其發(fā)光的強(qiáng)度由流過LED 的電流大小決定,電流過強(qiáng)會(huì)引起LED 光的衰減,電流過弱會(huì)影響LED 的發(fā)光強(qiáng)度,因此,LED的驅(qū)動(dòng)需要提供恒流電源,以保證大功率LED 使用的安全性,同時(shí)達(dá)到理想的發(fā)光強(qiáng)度。在LED 照明領(lǐng)域,要體現(xiàn)出節(jié)能和長(zhǎng)壽命的特點(diǎn),選擇好LED 驅(qū)動(dòng)IC 至關(guān)重要,沒有好的驅(qū)動(dòng)IC 的匹配,LED 照明的優(yōu)勢(shì)無法體現(xiàn)。 1、 LED 工作的主要參數(shù)是VF、IF,其它相關(guān)的是顏色/色溫/波長(zhǎng)/亮度/發(fā)光角度/效率/功耗等。LED 是一個(gè)P-N 結(jié)二極管,只有施加足夠的正向電壓才能傳導(dǎo)電流。VF 正向電壓是為L(zhǎng)ED 發(fā)光建立一個(gè)正常的工作狀態(tài),IF 正向電流是促使LED 發(fā)光,發(fā)光亮度與流過的電流成正比例。LED VF 標(biāo)稱電壓:3.4V± 0.2V 。 2、LED IF 工作電流按應(yīng)用需要選用,各檔不能混用。LED 燈用各檔LED 電流:大功率照明用LED 其封裝從成品來看是單顆芯片的,其實(shí)是用N 顆LED管芯封裝在一個(gè)單位里的。它們的排列組合是串并聯(lián),它們是N 個(gè)串聯(lián),再N個(gè)并聯(lián),然后由二點(diǎn)聯(lián)接電源。選用時(shí)要特別注意它的VF 和IF。 LED 燈具驅(qū)動(dòng)原理 LED 燈具驅(qū)動(dòng)需要先將高壓的交流電變換成低壓的交流電(AC/AC),然后、將低壓的交流電經(jīng)橋式整流變換成低壓的直流電(AC/DC),再通過高效率的DC/DC 開關(guān)穩(wěn)壓器降壓和變換成恒流源,輸出恒定的電流驅(qū)動(dòng)LED 光源。LED光源是按燈具的設(shè)計(jì)要求由小功率或大功率LED 多串多并而組成。每串的IF 電流是按所選用的LED 光源IF 要求設(shè)計(jì),總的正向電壓△VF 是N 顆LED 的總和。LED 燈具選用36V 以下的交流電源可以考慮非隔離供電,如選用220V 和100V 的交流電源應(yīng)考慮隔離供電。 3、目前 MR11、MR16 射燈、水底燈、洗墻燈、路燈、隧道燈、汽車工作燈等LED 燈具大多選用散熱較好的自帶銅基或鋁基板的1W、3W 大功率LED 光源,使用AC/DC12-36V 電源,因而需要使用DC/DC 的降壓(Buck) 恒流給LED提供VF 和IF。LED 燈具大多使用低壓電源,因此在這類燈具的電路設(shè)計(jì)上,LED的串聯(lián)個(gè)數(shù)在1-9 顆,尤以1-3 顆為常見。串聯(lián)的總△VF 應(yīng)低于電源Vin。如三顆LED 串聯(lián),△VF=3.4V X 3=10.2V。在Vin>12V,能正常工作。MR11、MR16射燈常見的是1W X 3 串聯(lián)或3W X 1;水底燈常見的是1W X 3 串聯(lián)2-3 并,三個(gè)一組;洗墻燈常見的是1W X 7-9 串聯(lián);路燈常見的是1W X 9 串聯(lián)3 并,4--6個(gè)一組;、汽車工作燈常見的是1W X 3-6 串聯(lián)3 并。當(dāng)然LED 的串并聯(lián)的方案是多種多樣的,串聯(lián)個(gè)數(shù)與其工作電壓(Vin)有關(guān),這里就DC12-36V 工作電壓而言。目前1W 的LED 光源散熱較好,因此選用較多。 LED 燈具對(duì)低壓驅(qū)動(dòng)芯片的要求 1)驅(qū)動(dòng)芯片的標(biāo)稱輸入電壓范圍應(yīng)當(dāng)滿足DC5-40V,以覆蓋應(yīng)用面的需要,耐壓如能大于40V 更好;AC 12V 或24 V 輸入時(shí)簡(jiǎn)單的橋式整流器輸出電壓會(huì)隨電網(wǎng)電壓波動(dòng),特別是電壓偏高時(shí)輸出直流電壓也會(huì)偏高,驅(qū)動(dòng)IC 如不能適應(yīng)寬電壓范圍,往往在電網(wǎng)電壓升高時(shí)會(huì)被擊穿,LED 光源也因此被燒毀。 2)驅(qū)動(dòng)芯片的標(biāo)稱輸出電流要求大于1.2-1.5A,作為照明用的LED 光源,1W功率的LED 光源其標(biāo)稱工作電流為350mA,3W 功率的LED 光源其標(biāo)稱工作電流為700mA,功率大的需要更大的電流,因此LED 照明燈具選用的驅(qū)動(dòng)IC 必需有足夠的電流輸出,設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)必需使驅(qū)動(dòng)IC 工作在滿負(fù)輸出的70-90%的最佳工作區(qū)域。使用滿負(fù)輸出電流的驅(qū)動(dòng)IC 在燈具狹小空間散熱不暢,容易疲勞和早期失效。 3)驅(qū)動(dòng)芯片的輸出電流必需長(zhǎng)久恒定,LED 光源才能穩(wěn)定發(fā)光,亮度不會(huì)閃爍;同一批驅(qū)動(dòng)芯片在同等條件下使用,其輸出電流大小要盡可能一致,也就是離散性要小,這樣在大批量自動(dòng)化生產(chǎn)線上生產(chǎn)才能有效和有序;對(duì)于輸出電流有一定離散性的驅(qū)動(dòng)芯片必選在出廠或投入生產(chǎn)線前分檔,調(diào)整PCB 板上電流設(shè)定電阻(Rs)的阻值大小,使之生產(chǎn)的LED 燈具恒流驅(qū)動(dòng)板對(duì)同類LED 光源的發(fā)光亮度一致,保持最終產(chǎn)品的一致性。 4)驅(qū)動(dòng)芯片的封裝應(yīng)有利于驅(qū)動(dòng)芯片管芯的快速散熱,如將管芯(Die)直接綁定在銅板上,并有一Pin 直接延伸到封裝外,便于直接焊接在PCB 板的銅箔上迅速導(dǎo)熱如在一個(gè)類似4X4mm 的硅片管芯上,要長(zhǎng)時(shí)間通過300-1000mA 的電流,必然有功耗,必然會(huì)發(fā)熱,芯片本身的物理散熱結(jié)構(gòu)也是至關(guān)重要的。 5) 驅(qū)動(dòng)芯片本身的抗 EMI、噪音、耐高壓的能力也關(guān)系到整個(gè)LED 燈具產(chǎn)品能否順利通過CE、UL 等認(rèn)證,因此驅(qū)動(dòng)芯片本身在設(shè)計(jì)伊始就要選用優(yōu)秀的Die塑封銅板 6) 驅(qū)動(dòng)芯片自身功耗要求小于 0.5W,開關(guān)工作頻率要求大于120Hz,以免工頻干擾而產(chǎn)生可見閃爍是一顆可應(yīng)用于多種LED 燈具驅(qū)動(dòng)的芯片,如路燈、水底燈、洗墻燈、泛光燈、隧道燈、汽車工作燈等。簡(jiǎn)單實(shí)用低成本LED 燈具方案。可將3- 9 顆1W LED 串聯(lián),其ΔVF=3.4 V X N, IF=350mA 。當(dāng) Vin=12VDC時(shí),3 顆LED 串聯(lián), ΔVF=10.2V,工作效率較佳。并可3 串并聯(lián)應(yīng)用,ΔIF=3 X350mA=105LED 結(jié)合Bipolar高壓和BCD高壓制程工藝的XL4001、XL4002、XL4101、XL4102產(chǎn)品,輸入電壓可以做到5V-40V,具有恒流,恒壓功能,內(nèi)置過壓、過流、短路、過溫保護(hù)。針對(duì)LED驅(qū)動(dòng)、MR16驅(qū)動(dòng)(1W/3W LED 最高到10顆串聯(lián))的市場(chǎng)應(yīng)用,外圍電路簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定。持續(xù)恒流源輸出,最大電流可以做到3A。52kHz 的固定開關(guān)頻率 .輸入/輸出電壓變化時(shí),負(fù)載電流變化范圍在± 1%之內(nèi). 串接多個(gè)LED 時(shí),效率可以達(dá)到80%~95%.過溫保護(hù)(120攝氏度) HVBCD的工藝的高壓,大電流,恒流LED升壓驅(qū)動(dòng)IC有XL6003、XL6005、XL5002??梢灾С?6串1W/3W LED串聯(lián)使用。 XL6003是一顆突破傳統(tǒng)電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),結(jié)合HVBCD工藝,大電流,高壓DC/DC升壓恒流LED驅(qū)動(dòng)IC, (1)它具有較寬的直流3.6V到36V輸入電壓范圍(低壓可以兼顧鋰電供電) (2)最高升壓可到42V,可驅(qū)動(dòng)串聯(lián)12顆1W LED(同比其它品牌多驅(qū)動(dòng)4~5顆LED) XL6003最高可以12個(gè)LED燈串聯(lián),市場(chǎng)其它最高輸出只能夠8個(gè)LED燈串聯(lián)。 (3)大電流1050mA持續(xù)電流輸出,可驅(qū)動(dòng)1W LED12串3并或3W LED12串 (4)EN腳可實(shí)現(xiàn)PWM調(diào)光,且自帶軟啟動(dòng)功能 (5)低至0.2V參考電壓,可以有效提高系統(tǒng)效率 (6)輸出42V過壓保護(hù)功能 .內(nèi)置過熱保護(hù)功能 優(yōu)勢(shì):寬電壓輸入,大電流輸出,外圍電路簡(jiǎn)單。XL6003應(yīng)用簡(jiǎn)單,普通DC/DC升壓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),效率高達(dá)92%,適用于基于LED的汽車、路燈、 太陽(yáng)能燈及LED背光驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用 |
|