LED驅(qū)動電影技術(shù)經(jīng)典問

文章來源:恒光電器

發(fā)布時間:2014-04-25

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 1. LED驅(qū)動IC特點與選擇

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)光的工作時間段光線亮度一致、不閃爍,。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很多,，性價比各不相同,，關(guān)鍵看設(shè)計產(chǎn)品的目標(biāo)價位是多少，如求競爭能力和較多利潤,，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,。另一種是直接恒流供電，LED串聯(lián)或并聯(lián)運行,。怎樣選擇啟動方式要根據(jù)實際需要,。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 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LED不被損壞的能力。

e.其他要素,，裝修照明,，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)計必須打破傳統(tǒng)的DC/DC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計理念,，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)綦娮幼儔浩魉�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;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,，LED天花燈,，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

網(wǎng)友提問：目前在以市電為輸入電源的LED驅(qū)動方案中,，質(zhì)量,，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?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,，ROSH認(rèn)證，非隔離型驅(qū)動效率較高,，應(yīng)按實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微小晶粒采用交錯的矩陣式排列工藝均分為五串,，AC LED晶粒串組成類似一個整流橋,，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,，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,，四個橋臂上的LED晶粒輪番發(fā)光，辦公照明,，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,，家用照明，有一半時間在休息,，因而發(fā)熱得以減少40-20%,。因此AC LED的使用壽命較DC LED長。

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

6. 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，在輸入是交流電源的時候,，恒光電器,照亮您的生活,，把交流整流成直流;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,，它決定恒流源的絕對精度,。 L是整流電感，建筑照明,，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,，恒光電器,照亮您的生活,，在晶片內(nèi)部MOS管處于截止?fàn)顟B(tài)時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,，3c認(rèn)證，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,。

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,，CCC認(rèn)證,，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，LED球泡燈,，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,。

8. 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(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,數(shù)字萬用表開始亂跳.

專家回復(fù)：

a. 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,對于固定負(fù)載是恒流的,。當(dāng)Vin大幅度變化時它需要有一個響應(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變化時,，Iout也會有一定的變化。

b. 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,。

9. LED閃爍問題

網(wǎng)友提問：驅(qū)動鹵素?zé)舻臅r候降低電壓,，鹵素?zé)袅炼冉档停瑳]其他變化,。驅(qū)動LED時降低電壓,，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)綦娮幼儔浩鹘邮躄ED燈負(fù)載時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即進入欠壓保護狀態(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燈在閃爍。解決方案是選用啟動電壓低于6V的驅(qū)動IC,。

10. 水下燈應(yīng)該如何設(shè)計?

網(wǎng)友提問：水下燈應(yīng)該如何設(shè)計?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， led亮化工程,，LED照明工程,，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)動電源，照明產(chǎn)品,，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,，可在電路上加保護器件來有效抑制。早期的9910IC都有“炸燈珠”毛病,，需要靠應(yīng)用電路來改進,。

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. 計劃采用用2個分別可以驅(qū)動30W的驅(qū)動單元，采用兩個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用，而且必須要預(yù)留一定的電壓富余量,，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),，但超出范圍以外時也一樣可用，可以稱為全能型架構(gòu),。