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LED照明設計中不得不關注的六個細節

2013-12-16 9:58:59點擊:

 LED照明設計中不得不關注的六個細節

     LED光源的技術日趨成熟,每瓦發光流明迅速增長,促使其逐年遞減降價。以1WLED光源為例,2008年春的價格已是2006年春的價格三分之一,2009年春將降至2006年的四分之一。LED綠色燈具的海量市場和持續穩定數年增長需求將是集成電路行業繼VCD、DVD、手機、MP3之后的消費電子市場的超級海嘯!

  LED燈具的高節能、長壽命、利環保的優越性能獲得普遍的公認。

  LED高節能:直流驅動,超低功耗(單管0.03瓦-1瓦)電光功率轉換接近100%,相同照明效果比傳統光源節能80%以上。led長壽命:led光源被稱為長壽燈。固體冷光源,環氧樹脂封裝,燈體內也沒有松動的部分,不存在燈絲發光易燒、熱沉積、光衰快等缺點。

  LED壽命:使用壽命可達5萬到10萬小時,比傳統光源壽命長10倍以上。

  LED利環保:led是一種綠色光源,環保效益更佳。光譜中沒有紫外線和紅外線,熱量低和無頻閃,無輻射,而且廢棄物可回收,沒有污染不含汞元素,冷光源,可以安全觸摸,屬于典型的綠色照明光源。

  LED光源工作特點照明用LED光源的VF電壓都很低,一般VF=2.75-3.8V,IF在15-1400mA;因此LED驅動IC 的輸出電壓是VFXN或VFX1,IF恒流在15-1400mA。LED燈具使用的LED光源有小功率(IF=15-20mA)和大功率(IF》 200mA))二種,小功率LED多用來做LED日光燈、裝飾燈、格柵燈;大功率LED用來做家庭照明燈、射燈、水底燈、洗墻燈、路燈、隧道燈、汽車工作燈等。功率LED光源是低電壓、大電流驅動的器件,其發光的強度由流過LED的電流大小決定,電流過強會引起LED的衰減,電流過弱會影響LED的發光強度,因此,LED的驅動需要提供恒流電源,以保證大功率LED使用的安全性,同時達到理想的發光強度。在LED照明領域,要體現出節能和長壽命的特點,選擇好LED驅動IC至關重要,沒有好的驅動IC的匹配,LED照明的優勢無法體現。因此LED照明設計需要注意的技術細節LED燈具對低壓驅動芯片的要求:

  1.驅動芯片的標稱輸入電壓范圍應當滿足DC8-40V,以覆蓋應用面的需要,耐壓如能大于45V更好;AC12V或24V輸入時簡單的橋式整流器輸出電壓會隨電網電壓波動,特別是電壓偏高時輸出直流電壓也會偏高,驅動IC如不能適應寬電壓范圍,往往在電網電壓升高時會被擊穿,LED光源也因此被燒毀。

  2.驅動芯片的標稱輸出電流要求大于1.2-1.5A,作為照明用的led光源,1W功率的led光源其標稱工作電流為350mA,3W功率的led光源其標稱工作電流為700mA,功率大的需要更大的電流,因此LED照明燈具選用的驅動IC必需有足夠的電流輸出,設計產品時必需使驅動IC工作在滿負輸出的70-90%的最佳工作區域。使用滿負輸出電流的驅動IC在燈具狹小空間散熱不暢,容易疲勞和早期失效。

  3.驅動芯片的輸出電流必需長久恒定,LED光源才能穩定發光,亮度不會閃爍;同一批驅動芯片在同等條件下使用,其輸出電流大小要盡可能一致,也就是離散性要小,這樣在大批量自動化生產線上生產才能有效和有序;對于輸出電流有一定離散性的驅動芯片必選在出廠或投入生產線前分檔,調整PCB板上電流設定電阻(Rs)的阻值大小,使之生產的led燈具恒流驅動板對同類led光源的發光亮度一致,保持最終產品的一致性。

  4.驅動芯片的封裝應有利于驅動芯片管芯的快速散熱,如將管芯(Die)直接綁定在銅板上,并有一Pin直接延伸到封裝外,便于直接焊接在PCB板的銅箔上迅速導熱(圖1)。如在一個類似4X4mm的硅片管芯上,要長時間通過300-1000mA的電流,必然有功耗,必然會發熱,芯片本身的物理散熱結構也是至關重要的。

  5.驅動芯片本身的抗EMI、噪音、耐高壓的能力也關系到整個LED燈具產品能否順利通過CE、UL等認證,因此驅動芯片本身在設計伊始就要選用優秀的拓樸結構和高壓的生產工藝。

  6.驅動芯片自身功耗要求小于0.5W,開關工作頻率要求大于120Hz,以免工頻干擾而產生可見閃爍。led綠色照明促使驅動芯片向創新設計發展,led燈具照明是離不開驅動芯片的,因此需要多種功能的led光源驅動IC。led燈具選用36V以下的交流電源可以考慮非隔離供電,如選用220V和100V的交流電源應考慮隔離供電。直接使用AC100-220V的驅動芯片,因應用體積苛求,在技術上還有更高的要求、更大的難度,目前各國都在努力開發中。led燈具的海量需求市場給所有集成電路設計公司再次成功的機會,快速轉型、早出產品,贏的機會多多。

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