1. LED驅(qū)動(dòng)IC特點(diǎn)與選擇
網(wǎng)友提問:LED驅(qū)動(dòng)必須用專用LED驅(qū)動(dòng)IC嗎?與普通IC相比有何優(yōu)缺點(diǎn)呢?
專家回復(fù):LED驅(qū)動(dòng)專用IC的優(yōu)點(diǎn)是Vin寬、輸出電流大、恒流精度高、采用抖頻可有效降低EMI。
LED驅(qū)動(dòng)用恒流源主要是保證LED在發(fā)光的工作時(shí)間段光線亮度一致、不閃爍。低價(jià)手機(jī)用LDO來驅(qū)動(dòng)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(jī)設(shè)計(jì)鋰電池電壓降致3.3V時(shí)關(guān)機(jī)。LED照明燈具用LDO來驅(qū)動(dòng)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(dòng)IC又該怎樣選擇?
專家回復(fù):LED驅(qū)動(dòng)IC很多,性價(jià)比各不相同,關(guān)鍵看設(shè)計(jì)產(chǎn)品的目標(biāo)價(jià)位是多少,如求競(jìng)爭(zhēng)能力和較多利潤,本土IC產(chǎn)品也不錯(cuò)。
2. LED驅(qū)動(dòng)電源選擇和設(shè)計(jì)問題
網(wǎng)友提問:選擇和設(shè)計(jì)LED驅(qū)動(dòng)電源時(shí)要考慮哪些問題
專家回復(fù):LED驅(qū)動(dòng)電源是把電源供應(yīng)轉(zhuǎn)換為特定的電壓電流以驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光的電壓轉(zhuǎn)換器,通常情況下:LED驅(qū)動(dòng)電源的輸入包括市電、低壓直流、高壓直流、低壓高頻交流等。而LED驅(qū)動(dòng)電源的輸出則大多數(shù)為可隨LED正向壓降值變化而改變電壓的恒定電流源。
根據(jù)電網(wǎng)的用電規(guī)則和LED驅(qū)動(dòng)電源的特性要求,在選擇和設(shè)計(jì)LED驅(qū)動(dòng)電源時(shí)要考慮以下問題。
a.高可靠性 特別像LED路燈的驅(qū)動(dòng)電源,裝在高空,維修不方便,維修的花費(fèi)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(duì)延緩LED的光衰有利。
c.驅(qū)動(dòng)方式 現(xiàn)在通行的有兩種:其一是一個(gè)恒壓源供多個(gè)恒流源,每個(gè)恒流源單獨(dú)給每路LED供電。另一種是直接恒流供電,LED串聯(lián)或并聯(lián)運(yùn)行。怎樣選擇啟動(dòng)方式要根據(jù)實(shí)際需要。多路恒流輸出供電方式,在成本和性能方面會(huì)較好。也許是以后的主流方向。
d.浪涌保護(hù) LED抗浪涌的能力是比較差的,特別是抗反向電壓能力。由于電網(wǎng)負(fù)載的啟甩和雷擊的感應(yīng),從電網(wǎng)系統(tǒng)會(huì)侵入各種浪涌,有些浪涌會(huì)導(dǎo)致LED的損壞。因此LED驅(qū)動(dòng)電源要有抑制浪涌的侵入,保護(hù)LED不被損壞的能力。
e.其他要素,如,提高電源功率因數(shù);增加LED溫度負(fù)反饋功能;外部防護(hù)方面,要防水、防潮,外殼要耐曬;驅(qū)動(dòng)電源的壽命要與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(dòng)IC發(fā)展方向
專家講解: 照明用LED 驅(qū)動(dòng)IC發(fā)展方向
LED光源是一種長壽命光源,理論壽命可達(dá)50000小時(shí),但是應(yīng)用電路設(shè)計(jì)不合理、電路元器件選用不當(dāng)、LED光源散熱不好,都會(huì)影響它的使用壽命。特 別是在應(yīng)用電路里,作為AC/DC整流橋的輸出濾波器的電解電容器,它的使用壽命在5000小時(shí)以下,這就成了制造長壽命LED燈具技術(shù)的攔路虎,設(shè)計(jì)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(dòng)IC是可行的解決方案.
此外,對(duì)新一代LED驅(qū)動(dòng)IC的設(shè)計(jì)必須打破傳統(tǒng)的DC/DC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念,如采用恒功率、不采用磁滯控制的降壓型而采用定頻定電流控制、解決使用鹵 素?zé)綦娮?a target="_blank" style="text-decoration:none;" >變壓器所產(chǎn)生的燈源閃爍和多燈并聯(lián)不亮問題等等;還必須解決LED驅(qū)動(dòng)IC在多種應(yīng)用電路中能過EMC、安規(guī)、CE、UL等認(rèn)證;應(yīng)用電路力求簡(jiǎn) 潔、使用元器件少也是客戶降低成本所夢(mèng)寐以求,和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)所必須的;隔離與非隔離的應(yīng)用歷來是商家在安全與效率之爭(zhēng)焦點(diǎn);提高PWM控制器的占空比等等。
0.5W-3W的LED光源與LED 驅(qū)動(dòng) IC集成在一個(gè)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(dòng) IC正在向高度集成化的多芯片CMC封裝方向發(fā)展;可用交流電(AC)直接驅(qū)動(dòng)發(fā)光的新一代、特殊拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)AC LED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(jì)元。
4. 隔離型與非隔離型驅(qū)動(dòng)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(dòng)方案中,隔離型與非隔離型兩種驅(qū)動(dòng)方案相比較各自有何優(yōu)缺點(diǎn)?如何選用
專家回復(fù):總的來說,隔離型驅(qū)動(dòng)安全但效率較低,非隔離型驅(qū)動(dòng)效率較高,應(yīng)按實(shí)際使用的要求來選隔離型還是非隔離型驅(qū)動(dòng)。
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(duì)電路較復(fù)雜、成本較高。非隔離型基本是采用DC/DC的升壓(Boost)或降壓(Buck)電路,則相對(duì)電路較簡(jiǎn)單,因而成本也相對(duì)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(特別是驅(qū)動(dòng)與光源一體的燈具),本著安全第一的原則,基本已不再采用非隔離型方案。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直接驅(qū)動(dòng)的LED技術(shù)
網(wǎng)友提問: 用AC直接驅(qū)動(dòng)的LED技術(shù)是怎么回事?
專家回復(fù):AC LED光源是將一堆LED微小晶粒采用交錯(cuò)的矩陣式排列工藝均分為五串,AC LED晶粒串組成類似一個(gè)整流橋,整流橋的兩端分別聯(lián)接交流電源,另兩端聯(lián)接一串LED晶粒,交流電的正半周沿藍(lán)色通路流動(dòng),3串LED晶粒發(fā)光,負(fù)半周 沿綠色通路流動(dòng),又有3串LED晶粒發(fā)光,四個(gè)橋臂上的LED晶粒輪番發(fā)光,相對(duì)橋臂上的LED晶粒同時(shí)發(fā)光,中間一串LED晶粒因共用而一直在發(fā)光。在 60Hz的交流電中會(huì)以每秒60次的頻率輪替點(diǎn)亮。整流橋取得的直流是脈動(dòng)直流,LED的發(fā)光也是閃動(dòng)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(duì)流動(dòng)光點(diǎn)記憶是有惰性的,結(jié)果人眼對(duì)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(shí)間在工作,有一半時(shí)間在休息,因而發(fā) 熱得以減少40-20%。因此AC LED的使用壽命較DC LED長。
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6. LED驅(qū)動(dòng)電路工作原理
網(wǎng)友提問:這份LED驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(gè)橋有兩個(gè)功能,在輸入是交流電源的時(shí)候,把交流整流成直流;在輸入是直流電源的時(shí)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,它決定恒流源的絕對(duì)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(huì)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?fàn)顟B(tài)時(shí)為儲(chǔ)存在電感中的電流提供放電回路。由于工作在高頻脈沖狀態(tài),D5應(yīng)選用正向壓降小,恢復(fù)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輔助溫度控制和自動(dòng)亮度控制。如果不用這些功能,DIM端懸空。
7. 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(cè)得電壓在3.02-3.08之間,單顆燈試,3.1v時(shí)暗區(qū)的電流為10-15ma 亮區(qū)在20ma左右 ,請(qǐng)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尋找,只是比較費(fèi)時(shí)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(jì)在15-18mA。
8. PWM恒流LED驅(qū)動(dòng)芯片設(shè)計(jì)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(dòng)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電壓變化過程中,電流先增大,后減小,且變化范圍比較大,電感換過很多個(gè)(電感都是自制,從500uH-3mH),問題依舊
b,使用的MOS管是5N5001,測(cè)試DS兩端電壓,在輸入150V左右時(shí),數(shù)字萬用表開始亂跳.
專家回復(fù):
a. PWM LED驅(qū)動(dòng)IC組成的LED日光燈電源方案在Vin小范圍變化時(shí),對(duì)于固定負(fù)載是恒流的。當(dāng)Vin大幅度變化時(shí)它需要有一個(gè)響應(yīng)時(shí)間,當(dāng)線路設(shè)計(jì)不好或PCB板設(shè)計(jì)不好時(shí),應(yīng)當(dāng)在Vin變化時(shí),Iout也會(huì)有一定的變化。
b. 用數(shù)字萬用表測(cè)試DS電壓是不合理的,如果想看該電壓該用示波器看。
9. LED閃爍問題
網(wǎng)友提問:驅(qū)動(dòng)鹵素?zé)舻臅r(shí)候降低電壓,鹵素?zé)袅炼冉档停瑳]其他變化。驅(qū)動(dòng)LED時(shí)降低電壓,LED在一定程度上會(huì)發(fā)生閃爍。為什么呢?
專家回復(fù):鹵素?zé)羰羌冸娮柝?fù)載,因此鹵素?zé)綦娮幼儔浩髋c其配合能很好的工作。而LED燈具是容性阻抗+感性阻抗的負(fù)載,鹵素?zé)綦娮幼儔浩鹘邮躄ED燈負(fù)載 時(shí)它輸出的能力會(huì)大大下降,表現(xiàn)為輸出電壓由12V驟降至7V,如是8V啟動(dòng)的驅(qū)動(dòng)IC即進(jìn)入欠壓保護(hù)狀態(tài),此時(shí)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燈在閃爍。解決方案是選用啟動(dòng)電壓低于6V的驅(qū)動(dòng)IC。
10. 水下燈應(yīng)該如何設(shè)計(jì)?
網(wǎng)友提問:水下燈應(yīng)該如何設(shè)計(jì)?有哪些問題要注意?LED燈珠炸是不是由沖擊電流造成的?如何解決?
專家回復(fù):從安全的角度來說,水下燈要求采用低壓隔離供電,盡可能使用國際通用的AC 36V以下電源,因此AC24V、AC12V都是可選用的標(biāo)準(zhǔn)電源。
長距離送電會(huì)造成電壓下降,可增加銅線直徑來補(bǔ)償。此外, AC在線間傳輸比DC在線間傳輸損耗要小。
水底燈大多采用AC24V安全電源,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(dòng)電源,它用四個(gè)肖特基二極管做整流橋,一個(gè)濾波儲(chǔ)能電容器、一個(gè)輸出電流設(shè)定電阻、一個(gè)續(xù)流肖特基二極管和一個(gè)續(xù)流電感器。
電網(wǎng)載荷瞬時(shí)突變會(huì)引起電流浪涌,可在電路上加保護(hù)器件來有效抑制。早期的9910IC都有“炸燈珠”毛病,需要靠應(yīng)用電路來改進(jìn)。
11. 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(gè)12V的電池組串聯(lián)儲(chǔ)存太陽能(單個(gè)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. 計(jì)劃采用用2個(gè)分別可以驅(qū)動(dòng)30W的驅(qū)動(dòng)單元,采用兩個(gè)6串5并的方式.驅(qū)動(dòng)器選擇可PWM調(diào)光的BUCK芯片.但是實(shí)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(gè)很典型的錯(cuò)誤設(shè)計(jì)。Buck電路僅僅在LED串的正向電壓低于電池電壓時(shí)才能采用,而且必須要預(yù)留一定的電壓富余量,否則即便Buck進(jìn)入100%占空比狀態(tài)也不能得到設(shè)定的電流。
其他建議者建議使用某種品牌的器件,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)的基本定律的正確與否與其提出者的國籍沒有關(guān)系一樣。
此設(shè)計(jì)的正確選擇是采用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化范圍之內(nèi),但超出范圍以外時(shí)也一樣可用,可以稱為全能型架構(gòu)。
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