LED驱动器技术发展趋势

11LED驱动器技术发展趋势颜重光高工北京大学上海微电子研究院兼职研究员2010-0922LED照亮2010上海世博会33高亮度LED驱动主要市场44LED绿色照明灯具55LED灯具驱动工作原理66LED光源工作原理•LED光源工作的主要参数是VF/IF，其它相关的是颜色/波长/亮度/发光角度/效率/功耗。•VF正向电压是为LED发光建立一个正常的工作状态。•IF正向电流是促使LED发光，发光亮度与流过的电流成正比例。•LEDVF标称电压：3.4V±0.2V（WLED）。•LEDIF工作电流按应用需要选用，各挡不能混用。LEDLamp用各档LED电流：77照明用LED光源功率LED灯具常用WLED二极管:1）小功率WLED：IF=15-25mA如IF=20mA草帽灯、SMT。2）大功率WLED：IF=200-1000mA如高亮功率WLED，1W/IF=350mA，3W/IF=700mA；3）功率LED管芯按特殊要求绑定的WLED；大功率照明用LED其封装从成品来看是单颗芯片的，其实是用N颗LED管芯封装在一个单位里的。它们的排列组合是串并联，它们是N个串联，再N个并联，然后由二点联接电源。8LED光源阵列设计99LED灯具驱动基本方案AC220VAC220VAC220V硅光电板AC/DC模块DC/DC恒流源LED光源LED光源LED光源LED光源开关电源开关恒流源储能电池DC/DC升压恒流源DC12-36VDC12VDC12-36VAlecDC/DC恒流源CCCCCCCC1010常用DCLED驱动电路•阻容降压（电阻、电容）；•LDO（低压差线性稳压器）；•CCR（线性稳流器）；•DC/DC-Buck（降压开关稳压器）；•DC/DC-Boost（升压开关稳压器）；•DC/DC-BuckBoost）（升降压开关稳压器）；•AC/DC开关恒流源。1111几种LED驱动方法比较12LED驱动电源演变•LED照明驱动电源早期没有专用的驱动IC，大多都是从通用的AC/DC和DC/DC电源IC借用过来，因此应用电路比较繁复，而IC的很多功能在LED照明电路中并不需要而被闲置，IC的很多珍贵的面积被浪费因而造成进一步降价困难；新的专门为LED照明而设计的IC今夏以来纷纷登台，应用电路简洁，价格自然回落，促进LED销量快速增长；•大型LED灯具的电源从各厂自制开始走向向专业电源生产厂家购买，从而保证质量、成本下降、过CE、UL认证不再困难，LED灯具厂家产品开发速度明显加快，产品可靠性更好。1313室内LED照明驱动基本方案LED灯电源驱动基本方案如右所示。驱动电源有内置在灯杯内的，如MR16、E27、PAR30、PAR38、日光灯等；也有外置在LED光源灯具周边的，如嵌灯、筒灯、格栅灯、投光灯等。1414应用方案简洁的BP1360/11515海量居家照明LED灯电源空间小1616离线式3WE27LED驱动电路1717离线式12WPAR38LED驱动电路18专门集成设计，省去冗余元件适合设计隔离式电源方案的LinkSwitch-PH与前一代IC相比可省去周边22个零件，节省空间和应用成本；NEW19专用电路设计，应用十分简洁适合设计非隔离式电源方案LinkSwitch-PL3-16W/350-1000mANEW20Q21234DB1R8D2R6C4C8D4CE1F1Vz1Ld1C1C612ACL12Vo+D3R9R10Rs1NauxNpC2R7VccGndGateCsFbU1T1NsR12C7CE2R51~24WLED隔离恒流电源电路图保险丝抗雷击EMI及滤波全桥整流启动电路RCD网络供电二极管反馈电路隔离变压器EMI电容滤波电容采样电阻BP3105隔离方案输出二极管BP3105NEW21Q21234DB1R8D2R6C4C8D4CE1F1Vz1R1Q1D1Ld1C1C612Input112Output1D3R9R10Rs1C5NauxNpDz1R2TriacHCDRVDIMCSGATEGNDVCCFBU1C2R744116655T1R4R3R5CE2R11C7R12NsCx1R15R16R171~24WLED可控硅调光电源电路图保险丝抗雷击EMI及滤波全桥整流启动电路RCD网络供电二极管反馈电路隔离变压器EMI电容滤波电容采样电阻BP3108隔离可控硅调光方案输出二极管可控硅调光采样电路BP3108NEW2222LED台灯实用方案DC/DC恒流源2323超市冰柜LED照明灯带方案DC/DC恒流源据冷柜制造商通用电气(GeneralElectric)研究发现，采用LED照明后，将使冷藏陈列柜的用电量从每年的2660万千瓦时下降到每年1070千瓦时，降幅达60%之多。（冷藏陈列柜每门的LED系统功耗为29瓦，相比之下，现有荧光灯的功耗约为73瓦）。2424LED水底灯方案DC/DC恒流源2525LED洗墙灯方案DC/DC恒流源DC/DC恒流源2626LED工作灯方案DC/DC恒流源DC/DC恒流源27LED医用头灯方案DC/DC恒流源28LED航标灯与灯塔方案DC/DC恒流源2929LED警灯与警示灯方案DC/DC恒流源DC/DC恒流源30LED多面灯方案AC/DC恒流源3118WLED日光灯的实用电路图F1Cx112LED1Lm1D3Q1Rs1Rs2R4R6Dz1C312ACVz1Ce1Ce2D2D1D4C2Rt1Co1Ld1Cx2R8R7D5R2AC1V+2AC3V-4Db1GND1LN2Vdd3Out4NC5Cs6Rt7Dim8U1R5Lm2C4C1R3R1Rd1Ld2C6C5Le1保险丝抗雷击EMI滤波全桥整流无源PFC启动&恒流补偿继流二极管驱动变软源极驱动馈流供电镇流电感EMI电容滤波电容采样电阻Toff时间设定BP2808非隔离方案PWM恒流补偿前馈补偿启动电阻3232LED日光灯应用案例BP2808的LED日光灯已进入2010年上海世博会的“沪上•生态家”、上海地铁2号线江苏路站厅和马来西亚皇宫的照明系统33LED植物生长灯34LED海洋生物生长灯光源阵列：100-400W宽电源：AC85-265VAC220VAC/DC适配器DC/DC恒流源LED光源35LED路灯驱动方案演化Alec36BP1361在LED路灯方案中的恒流应用1WX6/350mA/20.4VDC(1WX6)X3/1050mAVin=24VDC每组=18W2组=36W3组=54W4组=72WPT4115/BP1361RsLAC/DC+DC/DC恒流源LED串并阵列37LED路灯驱动新方案AC220VLED光源开关恒流源开关恒流源将成为LED路灯生产厂家首选LED单串阵列Isolated38开关恒流源方案选用单路、多路输出的恒压、恒流一体式隔离防水的开关恒流源方案是目前LED路灯组合设计的最佳方案之一。40-60%余量设计；输入电压90～305Vac效率0.8--0.92功率因素0.9--0.99；多级驱动隔离方案；5万小时耐久性测试；8000KV浪涌测试；内外部防雷系统；防水IP67--68；开关恒流源39LED路灯组合设计新思路Alec40开关恒流源将成为LED路灯生产厂家首选产品种类决定LED路灯厂家的生产量不可能很大，因此要做精驱动电源事实上是很困难的；CE、UL等的认证费用不菲，只有大批量生产的厂家才有此实力和必要；选购带认证的开关恒流源来配套是LED路灯、投光灯、洗墙灯等大型灯具生产厂家最经济实惠、最理智的选择。41串联LED开路保护电子分流器NUD47004242太阳能LED路灯方案4343影响LED灯具寿命的关键LED光源的光衰：与LED管芯的质量和生产工艺、LED光源工作电流、散热有关；LED光源的散热：热量聚积，促使早衰；LED驱动电源电路：铝电解电容器的使用寿命在5000小时以下，铝电解电容器的寿命还与使用环境温度有很大关系，环境温度升高电解质的损耗加快，环境温度每升高10oC，电解电容器寿命就会减少一半。44高温电解电容器寿命105度的高温电解电容器的寿命为10000小时。按电解电容器的寿命估算，“使用环境温度每降低10度，寿命增加一倍。”因此，它在95度环境下理论工作寿命可达20000小时；在85度环境下理论工作寿命可达40000小时；如按每天工作12小时计算，理论上可用十年。目前各生产厂商的品质差异还是很大的，选用要谨慎。4545参考资料低压差线性稳压器的选用技术颜重光手机背光驱动技术的新演变技术颜重光=DOWNLOAD手机相机的低压闪光灯驱动电路设计及器件选择指南颜重光LCD显示屏的器件选择和驱动电路设计颜重光便携产品电源芯片的应用技术颜重光漫话LED照明灯具技术颜重光2010-08-02背光及照明用LED驱动IC技术市场分析颜重光EDN电源技术2008-3（EDNCHINA）《基于PT4107的LED日光灯设计技术》颜重光《电子设计应用》2009-9发展迅速的AC直接驱动LED光源技术颜重光《电子产品世界》2009-2《实用LED台灯方案设计思考》颜重光《照明》2009-104646