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1、LED 照明電源電路設(shè)計(jì)有問必答 LED 驅(qū)動方案選型討論 1. LED 驅(qū)動 IC 特點(diǎn)與選擇 網(wǎng)友提問： LED 驅(qū)動必須用專用 LED 驅(qū)動 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)動就不是好方法了， LDO 不

2、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 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 爭能力和較多利潤，本土 IC 產(chǎn)品也不錯(cuò)。 2. LED 驅(qū)動電源選擇和設(shè)計(jì)問題 網(wǎng)友提問：選擇和設(shè)計(jì) LED 驅(qū)動電源時(shí)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，通常情況下： LED 驅(qū)動電源的輸入包括市電、低壓直流、高壓直流、低壓高頻交 流等。而 LED 驅(qū)動電源的輸出則大多數(shù)為可隨 LED 正向壓降值變化而改變電壓的恒定電流 源。 根

3、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(jì) LED 驅(qū)動電源時(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(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較好。也許是以后的主流方向。 d. 浪涌保護(hù) LED 抗浪涌的能

4、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，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 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(dá) 50000 小時(shí)，但是應(yīng)用電路設(shè)計(jì)不合理、 電路

5、元器件選用不當(dāng)、 LED 光源散熱不好，都會影響它的使用壽命。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 IC 是可行的解決方案 . 此外，對新一代 LED 驅(qū)動 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)綦娮幼儔浩? 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 IC 在多種應(yīng)用電路中能

6、 過 EMC 、安規(guī)、 CE 、 UL 等認(rèn)證 ;應(yīng)用電路力求簡潔、使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 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 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)動方案比較

7、 網(wǎng)友提問：目前在以市電為輸入電源的 LED 驅(qū)動方案中，隔離型與非隔離型兩種驅(qū)動 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)動安全但效率較低，非隔離型驅(qū)動效率較高，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。 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，則相對電路較簡單，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

8、電源的 LED 燈具中 ( 特別是驅(qū)動與光源一體的燈具 ) ， 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)動的 LED 技術(shù) 網(wǎng)友提問： 用 AC 直接驅(qū)動的 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

9、半周沿藍(lán)色通路流動， 3 串 LED 晶粒發(fā)光，負(fù)半周沿綠色通路流 動，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 的交流電中會以每秒 60 次 的頻率輪替點(diǎn)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，因人眼對流動光點(diǎn)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(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 LE

10、D 的使用壽命較 DC LED 長。 AC LED 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(jì)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(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

11、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?fàn)顟B(tài)時(shí)為儲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 和自動亮 度控制。如果不用這些功能， DIM 端懸空。 2. LED 日

12、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(shí)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 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 。 3. PWM 恒流 LED 驅(qū)動芯片設(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)動芯片

13、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)： c, PWM LED 驅(qū)動 IC 組成的 LED 日光燈電源方案在 Vin 小范圍變化時(shí) ， 對于固定負(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

14、Vin 變化時(shí)， lout 也會有一定的變化。 d, 用數(shù)字萬用表測試 DS 電壓是不合理的 ， 如果想看該電壓該用示波器看。 4. LED 閃爍問題 網(wǎng)友提問：驅(qū)動鹵素?zé)舻臅r(shí)候降低電壓，鹵素?zé)袅炼冉档?，沒其他變化。驅(qū)動 LED 時(shí) 降低電壓， LED 在一定程度上會發(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?LED 燈負(fù)載時(shí)它輸出的能 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(jìn)入欠壓保 護(hù)狀態(tài)，此時(shí)鹵素?zé)綦娮幼?/p>

15、壓器輸出電壓又升至 12V ，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電壓低于 6V 的驅(qū)動 IC 。 5. 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

16、全可以選用 Vin=6-30V 、 lout=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(gè)肖特基二極管做整流橋，一個(gè)濾波 儲能電容 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)。 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(gè) 12V 的電池組串聯(lián)儲存太陽 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

17、用 用 2 個(gè)分別可以驅(qū)動 30W 的驅(qū)動單元，采用兩個(gè) 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(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 比狀態(tài)也不能得到設(shè)定的電流。 Buck 進(jìn)入 100% 占空 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-Boo

18、st 架構(gòu)。 Buck-Boost 架構(gòu)的最佳應(yīng)用條件是輸 關(guān)于中國 LED 產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)缺失的探討總結(jié) 標(biāo)志著深圳 LED 產(chǎn)業(yè) (TD-SCDMA) ， LED 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的 LED 專家認(rèn)為，這是一 話題：深圳 42 家 LED 產(chǎn)學(xué)研重點(diǎn)單位共同簽署標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)盟協(xié)議， 標(biāo)準(zhǔn)工作啟動。然而有人懷疑，因?yàn)橹袊诩夹g(shù)標(biāo)準(zhǔn)上僅有一個(gè)成功案例 其它都在集團(tuán)利益斗爭中夭折或成為怪胎。圍繞這個(gè)話題，我們展開下對 討論，行業(yè)希望產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)盟做些什么 ？ 它能做到什么 ？ 網(wǎng)友觀點(diǎn)總結(jié)： 對于 LED 標(biāo)準(zhǔn)對行業(yè)的影響，行業(yè)人士都持積極態(tài)度，一位 個(gè)非常積極的舉措。目前 LED 產(chǎn)業(yè)處于

19、春秋戰(zhàn)國”時(shí)代，無標(biāo)準(zhǔn)的雜亂低級競爭對 LED 的 發(fā)展是 非常不利的。深圳市政府高屋建瓴，簽署標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)盟協(xié)議，對促進(jìn) LED 產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的出 臺和占領(lǐng)市場先機(jī)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(biāo)準(zhǔn)， 將導(dǎo)致整個(gè)產(chǎn)業(yè)良莠不齊，質(zhì)量低劣的產(chǎn)品會使整個(gè)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(biāo)準(zhǔn)由誰來制定 網(wǎng)友 ezcui 認(rèn)為，這一事件表明了民間要求統(tǒng)一 LED 標(biāo)準(zhǔn)的迫切愿望，能有效鞭策有 關(guān)部門加快國家標(biāo)準(zhǔn)的制定出臺日程表。 網(wǎng)友水手認(rèn)為這一舉措重在象征意義， 標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)當(dāng)由 國家出面制定，要把全國的技術(shù)資源和市場

20、資源集中起來，才有可能成功實(shí)施。網(wǎng)友 Microsoft 甚至 說，小打小鬧，今天訂個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，明天就被國標(biāo)推翻。對此觀點(diǎn)，不少網(wǎng)友持 反對態(tài)度，網(wǎng)友簡單點(diǎn) 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(biāo)準(zhǔn)對行業(yè)發(fā)揮有好處是肯定的。 網(wǎng)友空中堡壘說，深圳的標(biāo)準(zhǔn)如果成功的的 引導(dǎo)了 LED 企業(yè)的話，那么他也許會從行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)上升到國家標(biāo)準(zhǔn)。 對此觀點(diǎn)，不少網(wǎng)友持反對態(tài)度，網(wǎng)友簡單點(diǎn)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(biāo)準(zhǔn)對行業(yè)發(fā)揮有好處是肯定的。網(wǎng)友空中堡壘 說，深圳的標(biāo)準(zhǔn)如果成功的的引導(dǎo)了

21、LED 企業(yè)的話，那么他也許會從行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)上升到國家 標(biāo)準(zhǔn)。 LED 技術(shù)實(shí)力薄弱，制定標(biāo)準(zhǔn)是否有意義 網(wǎng)友 Helen 認(rèn)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(qiáng)行制定自 己的“ LED 產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)”意義不大。網(wǎng)友 fdqx 說，標(biāo)準(zhǔn)的制定最常見的有兩類，一是有國家強(qiáng) 制推 行，另一則是由有實(shí)力的公司組成聯(lián)盟并且推出實(shí)用暢銷的相關(guān)產(chǎn)品。 現(xiàn)在的實(shí)際情況 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)行業(yè) 積極發(fā)展 LED 專利技術(shù)，及

22、時(shí)應(yīng)對專利風(fēng)險(xiǎn)， 另外，目前主要的 LED 技術(shù)將從 2010 年開 始組建解 除，中國成立 LED 產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，制定 LED 標(biāo)準(zhǔn)更有利于把握發(fā)展機(jī)遇。 標(biāo)準(zhǔn)如何制定 再一個(gè)討論的熱點(diǎn)是標(biāo)準(zhǔn)如何制定，網(wǎng)友可樂認(rèn)為標(biāo)準(zhǔn)要適時(shí)制定才能更好的促進(jìn)行 業(yè)發(fā)展， 另外，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該是凈化行業(yè)的一桿標(biāo)尺，杜絕行業(yè)的良莠不齊、無序競爭等現(xiàn) 象的，提升大多數(shù) 企業(yè)的自主創(chuàng)新的能力。但最終結(jié)果還要看各企業(yè)利益的協(xié)調(diào)結(jié)果。 網(wǎng)友中華英雄則為大家分析韓國率先制定 LED 照明標(biāo)準(zhǔn)，意圖使其成為國際標(biāo)準(zhǔn)的過 程，提 出一些中國要借鑒的經(jīng)驗(yàn)，主要包括， 如何協(xié)調(diào)行業(yè)各方利益， 如何保障行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)認(rèn) 證的順利實(shí) 施。