绿色照明LED灯具驱动技术

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绿色照明LED灯具驱动技术中国照明学会LED灯具设计技术高级培训班颜重光 高工2008/9/16-18 杭州

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LED绿色照明灯具

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Green Lighting LED高节能：节能能源无污染即为环保。直流驱动，超 低功耗（单管0.03瓦-1 瓦）电光功率转换接近100%，相 同照明效果比传统光源节能80%以上。 LED长寿命：LED光源被称为长寿灯。固体冷光源，环 氧树脂封装，灯体内也没有松动的部分，不存在灯丝发 光易烧、热沉积、光衰快等缺点，使用寿命可达5万到10 万小时，比传统光源寿命长10倍以上。 LED利环保：LED是一种绿色光源，环保效益更佳。光 谱中没有紫外线和红外线，热量低和无频闪，无辐射， 而且废弃物可回收，没有污染不含汞元素，冷光源，可 以安全触摸，属于典型的绿色照明光源。

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LED灯具驱动工作原理电压变换 AC/DC 转换成恒流驱动源DC/DC-Buck- ConstantLED负载LED LED LED LEDAC/AC Non-isolated / IsolationAC/DCAC220V/100V ÆAC12V/24V/36V ÆDC12V/24V/36V AC220V/100V ÆAC70V/100V/150V ÆDC70V/100V/150V

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LED工作原理 LED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。 LED VF标称电压：3.4V± 0.2V 。 LED IF工作电流按应用需要选用，各挡不能混用。 LED Lamp用各档LED电流：WLED （VF=3.4V) IF工作电流 一般功率LED 15-25mA 大功率LED 200-1400mA

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关于LED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。。。 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；

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大功率照明用LED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。

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LED灯具对低压驱动芯片的要求 驱动芯片具备性能良好、高度集成的DC/DC-Buck→Constant Current 功能。 驱动芯片的标称输入电压范围应当满足DC8-40V，以覆盖应用面的需 要，耐压如能大于45V更好； 驱动芯片的标称输出电流要求大于1.2-1.5A，满足1W、3W照明用LED需 求的工作电流。LED照明灯具选用的驱动IC必需有足够的电流输出，设 计产品时必需使驱动IC工作在满负输出的70-90%的最佳工作区域。 驱动芯片的输出电流必需长久恒定，LED才能稳定发光，亮度不会闪 烁；同一批驱动芯片在同等条件下使用，其输出电流大小要尽可能一 致，也就是离散性要小。 驱动芯片的封装应有利于驱动芯片管芯的快速散热。 驱动芯片本身的抗EMI、噪音、耐高压的能力也关系到整个LED灯具产 品能否顺利通过CE、UL、FCC等认证，因此驱动芯片本身在设计伊始 就要有优秀的拓朴结构和高压的生产工艺。 驱动芯片自身功耗要求小于0.5W，开关工作频率要求大于120Hz，以免 工频干扰而产生可见闪烁。

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驱动芯片散热的物理技术 驱动芯片的封装应有利于驱动芯片管芯的快速散热。如 将管芯（Die）直接绑定在铜板上，并有一Pin直接延伸 到封装外，便于直接焊接在PCB板的铜箔上迅速导热 （见图）。如在一个类似4X4mm的硅片管芯上，要长 时间通过300-1000mA的电流，必然有功耗，必然会发 热，芯片本身的物理散热结构也是至关重要的。驱动IC剖面驱动IC俯视

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常见LED驱动IC

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LED驱动IC的选用理念 照明用LED的VF电压都很低，一般VF =2.75-3.8V，IF在15-1400mA； 因此LED驱动IC的输出电压是VF XN或VF X1, IF恒流在15-1400mA。 随着大功率LED普遍在灯光装饰和照明中的普遍使用，功率型LED驱 动显得越来越重要。用市电驱动大功率LED需要解决降压、隔离、 PFC（功率因素校正）和恒流问题，还需有比较高的的转换效率，有 较小的体积，能长时间工作，易散热、较低的成本，抗电磁干扰，和 过温、过流、短路、开路保护等。 在LED照明领域，要体现出节能和长寿命的特点，选择LED驱动IC至 关重要，没有好的驱动IC的匹配，LED照明的优势无法体现。 大功率LED是低电压、大电流的驱动器件，其发光的强度由流过LED 的电流决定，电流过强会引起LED的衰减，电流过弱会影响LED的发 光强度，因此，LED的驱动需要提供恒流电源，以保证大功率LED使 用的安全性，同时达到理想的发光强度。

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应用方案简洁的PT4115LED RS D1 D21W×3AC or DC 12~24VCIND5LSWVIN DIMCSNPT4115GNDD3D4PWMPT4115

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PT4115的特性 高度集成DC/DC-Buck→Constant Current 功能。 采用抖频技术有效降低EMI。 频率抖动技术(Frequency Jitter)是一种从分散谐波干扰能量着手解决EMI 问题的新方法。频率抖动技术是指开关电源的工作频率并非固定不变，而是 周期性地由窄带变为宽带的方式来降低 EMI，来减小电磁干扰的方法。 Vin=8-30V，击穿电压>45V ；Iout=1.2A。 效率高达97％。 DIM调光由高向低调光，安全可靠。 超低的关断电流。 ± 5％输出电流精度。 LED开路保护 采用SOT89-5封装，有利于驱动芯片管芯的快速散热。 周边应用电路简约，仅四个元器件，应用成本低。应用：MR11、MR16、水底灯、洗墙灯、泛光灯、应急灯、草坪灯、 路灯、隧道灯。。。

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频率抖动改善EMI未采用频率抖动 技术时，各次谐波较 窄而且离散，幅值在 谐波频率处较高,EMI 集中在峰尖。采用频率抖动技术 时，谐波幅值降低并且变 得平滑，高次谐波接近连 续响应。减小EMI的效果 十分显著。

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动态温度调节DIM端内部是一个1兆上拉电阻（Rup）接到内部5V电源。DIM 端的电压由Rup和NTC分压决定，利用模拟调光的原理以及温 度对LED电流的负反馈实现动态温度控制。 NTC也可以由二极管来实现，或者二极管串热敏电阻等方法。PT4115

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过温保护RS VIN0.13ΩL47uHD CIN4.7uF VIN CSN SWDIMPT4115GNDNTC如图所示可以实现过温保护，当灯杯或LED温度高于一定值时 关断LED电流，当温度降低后，重新开启PT4115

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PT4115芯片应用特点 电感越大，工作频率越低，恒流效果越好； 输出电流越大，需要电感值越小，电感选择方便； 输出电压越高，效率越高，3颗1W串联比1颗3W效率高； 系统损耗由RS损耗（0.1*Iout）、电感DCR损耗 （DCR*Iout2）、功率开关导通损耗（Rsw*Iout2）、功率开关开 关损耗（正比于开关频率）等主要部分组成； 通常电感越大，功率开关开关损耗越小，但是DCR会变大，对应 电感损耗变大； 反馈电压100mV，RS损耗业界最小，功率开关导通电阻Rsw为 0.6欧姆，也比较小，效率比一般产品高； 内部含有过温保护功能，外部可以设计过温保护， …… 此处隐藏：2201字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……