LED-照明驱动培训教程

LED照明驱动

议程

Agenda2LED照明所面临的挑战

ThechallengeofLEDlighting

LED应用现状及LED驱动方法TheledapplicationstatusAndLEDdrivermethodsLED应用的技术瓶颈ThetechnicalneckofLEDapplication

LED驱动器现状TheleddriverstatusLED驱动新产品设计及解决方案ThenewproductsofＬＥＤDriver南京雪常泉光电有限公司LED应用现状

LED具有寿命长、环保、响应快速、高耐震、丰富的显色性能等优点是新近兴起的绿色光源,随着世界能源消费的剧增和环境污染问题的日益突出及人们环保节能意识的提高.半导体（LED）照明成为21世纪最具发展前景的高新产业领域之一.各个国家及各地方政府都纷纷出台各种优惠/奖励政策，大力扶持各地区半导体照明产业的发展，ＬＥＤ技术及应用也因此有了飞速的发展南京雪常泉光电有限公司不断增加的ＬＥＤ封装种类南京雪常泉光电有限公司不断提高的ＬＥＤ性能单颗蕊片功率的提高从0.5Wto5w或更高更高的发光效，从最初的20lm/Wt上升到当前的90lm/W寿命增长，从最初的１万小时上升到当前的５万小时及更高南京雪常泉光电有限公司越来越广泛的应用随着LED的发展，从居住；商业；交通；工厂／矿区；汽车车灯；景观照明；军事等领域都开始进行大规模的的应用．2008年后，在国际国内经济面临空前严峻考验的形势下，半导体照明产业作为新一轮节能高科技产业发展的焦点，得到了各级政府的大力支持和关怀，国家和各省、市纷纷出台大力扶持半导体照明产业发展的政策，同时，LED产业的广阔前景也获得了投资业界的高度认同和关注。

南京雪常泉光电有限公司LED的工作特性南京雪常泉光电有限公司LED驱动器基础知识驱动器的主要功能：无论输入电压如何变化无论LED(VF)正向电压如何变化无论环境温度如何变化．

要确保流过LED的电流是恒定的值．南京雪常泉光电有限公司LED驱动器基础知识

最早期的LED限流方式：采用恒压源串电阻来限流的方式．在一定程度上，可防止温度上升VF变低时IF急剧增大而烧毁．但LED的电流还是会随温度上升而增加电阻分担的电压全部变成热量损耗，加剧了灯具内部的温升，效率低下．抵消了LED节能的优点LED的色温会随温度变化．电阻分担压降VR：＝Vin-VF电阻上的功耗PR：＝VR＾２/RLED温度上升ＶＦ下降电阻分压灯具温度上升南京雪常泉光电有限公司LED驱动器基础知识最早期的恒流方式：采用线性调节器方式架构以及所谓的恒流IC,恒流IC二极体的内部结构这种电路可实现恒流的效果，但其工作原理等效于在LED的回路中加上了一个可变电阻是通过调节晶体管的阻抗来调节LED两端的电压．多余的电压降落在晶体两端．晶体管的损耗＝IF*(Vin-VF)，这部分损耗变成热量加剧了灯具内部的温升．效率低下，抵消了LED节能的优点这种电路只适合来做小电流的LED驱动：如手机背光／信号灯等等效电路南京雪常泉光电有限公司LED驱动器基础知识DC/DC升压式架构南京雪常泉光电有限公司LED驱动器基础知识DC/DC降压式架构南京雪常泉光电有限公司LED驱动器基础知识DistributedDCArchitectureAC/DC+DC/DC＋恒流源的分布式架构恒压源CV恒流源CC南京雪常泉光电有限公司LED驱动器基础知识LED是串联还是并联？并联的缺点：由于ＬＥＤ的ＶＦ的不一致性，及每颗ＬＥＤ的ＶＦ随温度变化特性的不同并联在一起在两组LED中，ＶＦ偏底的一组电流远大于其它组的ＬＥＤ,从而使这一组的ＬＥＤ温升较大＞VF变得更低＞电流更大．也就是说如果我们用680mA的恒流源来驱动并联的两组ＬＥＤ,并不是如我们想象的每组各流过340mA实际上可能一组LED的电流是470mA,另一组LED只有210mA南京雪常泉光电有限公司LED驱动器基础知识LED是串联还是并联？串联的优缺点：ＬＥＤ串联是最好的选择，这样LEDVF的不一致性及温度漂移均不会影响到ＬＥＤ的电流大小而且全部ＬＥＤ的亮度／光衰一致．

但很多LED全部串联会带来另一个风险，也就是一但其中有一颗LED损坏或提前终止寿命整个灯具便会灭掉．降低了灯具的可靠性．另一个问题就是如果电压太高驱动器需要采用高压的器件通常高压的器件的特性都会比较差，受器件电压的限制有些设计是无法达到要求的高电压的．同时高压还会应影响到驱动器稳定性,效率,及有高电压过冲／不能短路等问题.南京雪常泉光电有限公司LED驱动器基础知识分布式驱动：因此对于LED数量大于２４颗以上的灯具，我们从驱动器的可设计性（不大于75V)及灯具的可靠性两方面建议客户使用分布式多路驱动的方式．南京雪常泉光电有限公司半导体照明所面临的问题当大家都在宣传LED的长寿命及各方面的优点时，而忽略或避开了另一个决定LED灯具寿命的关键问题，那就是LED驱动电源的的寿命。当前各个灯具厂商在LED实际应用中碰到很多灯具短期内失效等问题，其中85％是LED驱动电源的问题 重大质量事故及高额的售后维护费用给厂商造成巨大损失，也打击了客户/消费者对ＬＥＤ照明产品的信心.进而影响了整个ＬＥＤ照明产业的发展。17南京雪常泉光电有限公司

1．高可靠性特别像LED路灯的驱动电源，装在高空，维修不方便，维修的花费也大。

2．高效率LED是节能产品，驱动电源的效率要高。对于电源安装在灯具内的结构，尤为重要。因为LED的发光效率随着LED温度的升高而下降，所以LED的散热非常重要。电源的效率高，它的耗损功率小，在灯具内发热量就小，也就降低了灯具的溫升。对延缓LED的光衰有利。

3．高功率因素功率因素是电网对负载的要求。一般70瓦以下的用电器，没有强制性指标。虽然功率不大的单个用电器功率因素低一点对电网的影响不大，但晚上大家点灯，同类负载太集中，会对电网产生较严重的污染。对于10瓦~40瓦的LED驱动电源，已经对功率因素方面有一定的指标要求。

4．驱动方式现在通行的有两种：其一是一个恒压源供多个恒流源，每个恒流源单独给每路LED供电。这种方式，组合灵活，一路LED故障，不影响其他LED的工作，但成本会略高一点。另一种是直接恒流供电，LED串联或并联运行。它的优点是成本低一点，但灵活性差，还要解决某个LED故障，不影响其他LED运行的问题。这两种形式，在一段时间内并存。多路恒流输出供电方式，在成本和性能方面会较好。是LED路灯的驱动电源的主流方向。LED驱动电源特点：南京雪常泉光电有限公司

5．浪涌保护LED抗浪涌的能力是比较差的，特别是抗反向电压能力。加强这方面的保护也很重要。有些LED灯装在户外，如LED路灯。由于电网负载的启甩和雷击的感应，从电网系统会侵入各种浪涌，有些浪涌会导致LED的损坏。因此LED驱动电源要有抑制浪涌的侵入，保护LED不被损坏的能力。

6．保护功能电源除了常规的保护功能外，最好在恒流输出中增加LED温度负反馈，防止LED温度过高。

7．防护方面灯具外安装型，电源结构要防水、防潮，外壳要耐晒。

8．驱动电源的寿命要与LED的寿命相适配。

9．要符合安规和电磁兼容的要求。LED驱动电源特点：南京雪常泉光电有限公司半导体照明所面临的问题.LED驱动器的寿命

LED驱动电源的寿命主要取决于电源所用的电容类型及电源内部的温度。就拿著名电容品牌（台湾立隆）的电容为例：其通用－40－＋105度规格电容寿命保证值是（在105度满负载条件下）2000小时。如果我们设计时电容纹波电流负载值最大使用到85％其寿命计算公式：

(电解电容温度每上升10度，寿命减半）则在电容温度65度时的寿命只能保证约4万小时.电容温度75度时的寿命只能保证约2万小时.电容温度85度时的寿命只能保证约1万小时.电容温度95度时的寿命只能保证约5000小时.

20南京雪常泉光电有限公司半导体照明所面临的问题21环境温度电容温度（热点温度）电容温度为：环境温度＋灯具温升＋电源温升＋电容温升灯具温升电源温升电容温升电容温度电容的工作温度北方冬季夜晚户外低达-25度以下南方夏季夜晚地表温度高达40度以上灯具温升取决于其散热设计及空间大小通常大于20度电源温升取决于其散热设计及效率通常大于30度高频下的电容温升取决于其电路设计及电容品质，通常大于５度南京雪常泉光电有限公司半导体照明所面临的问题

开关电源设计的比较好的功率器件温升在25-30度左右，设计的比较差的温升大于35度，户外LED电源要求防水，需采用密封式的外壳，甚至部分厂家要求灌胶导致壳体内电解电容的温度与功率器件温度相同。LED电源通常与LED安装在同一个空间,由于LED产生的大量热本身就依靠壳体来散热,使灯具壳体温度上升大于20度。夏季夜晚户外地表温度高达40度甚至更高.因此：恶劣条件下电容温度:大于95度

22南京雪常泉光电有限公司LED驱动器的设计质量：由于LED目前还没普及/民用化，主要是一些工程应用，ＬＥＤ电源的需求批量都相对都很小且没有长期稳定的需求,多数是非标准的规格.

因此多数大型的专业电源公司都还没在这方面进行投入。前期做ＬＥＤ的电源多数是一些私人小公司.这些公司在设计质量／生产质量／材料质量方面都没有可靠的质量保证体糸甚至于部分还是手工作坊。

经调查:目前市面上一些非正规LED电源厂家为节省成本都采用较廉价的1000小时非品牌厂商的低寿命电容，同时设计的电源效率低/散热设计不合理.则实际电源在恶劣条件下(夏天环温=40度）寿命不会超过2000小时(约3个月).在环境条件良好的条件下（环温=25度）寿命不会超过7000小时(约10个月)23从以上可以看出.LED驱动器才是目前制约LED灯具寿命的主要瓶颈。LED驱动器现状南京雪常泉光电有限公司

由于LED照明是新兴的产业,没有可以依照的行业标准，从而使灯具厂商在设计灯具要花费心思去考虑LED灯具如何串并联及空间设计．在灯具设计初期没有考虑电源的配套问题,也没有在设计初期跟可以合作的电源厂家沟通与合作．而是在灯具（LED基板及机构设计）完成后才考虑电源的问题.而对于电源厂家来说各家的灯具设计所需求的电源参数/机构都不同，而现阶段各家灯具每批的需求的量又都很少，通常只有几百到1千台。考虑到研发成本,电源厂家不可能为每一家厂商都定制设计一种不同的电源。即便是设计，也需要较长的周期，产品的成本也很高．这就造成了很多灯具厂商找不到电气/尺寸合适的电源，而电源厂家设计的电源都有处于小批量样品状态，产品无法大批量生产／销售。

24LED驱动器与灯具的配套问题：LED驱动器现状南京雪常泉光电有限公司LED照明电源解决方案

因此亟需公司定位为高端标准ＬＥＤ驱动器的研发与此生产，致力于提供高质量/高可靠性的标准LED驱动产品,以解决大功率ＬＥＤ照明所面临的瓶颈,促进ＬＥＤ照明产业的发展.经过一年的市场调研,综合多家客户需求并结合多年来的产品经验，于2009年推出系列标准化的产品.使各家厂商在设计灯具时多样化的需求25南京雪常泉光电有限公司LED驱动解决方案南京雪常泉光电有限公司27多路输出单路输出输出方式1.8-6.0A18-52V1路85-270V100-150W90-270V85-270V90-264V90-264V90-264V输入电压功率范围型号输出电压电流生产3W-9W3-30V1路340mA/300mA10W-38W48-85V1路30-60V1路340mA680mA48-88V2-3路340mA70W-140W24-52V4路48-88V4路680mA340mA110-220W48-88V6-10路24-52V6-10路340mA680mA340-680mAAC/DC糸列针对大功率LED路灯应用NewLED驱动解决方案90-264V24-52V2-3路680mA30W-60W80-155W90-270V24-52V4-8路