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    LED照明設計基礎知識

    發布時間:2018/5/14 17:31:49

    LED照明設計基礎知識


    發光二極管(LED)繼在中小尺寸屏幕的便攜產品背光等應用獲大量采用后,隨著它發光性能的進一步提升及成本的優化,近年來已邁入通用照明領域,如建筑物照明、街道照明、景觀照明、標識牌、信號燈、以及住宅內的照明等,應用可謂方興未艾。

    另一方面,LED照明設計也給包括中國工程師在內的工程社群帶來了挑戰,這不僅因為LED照明的應用范圍非常廣泛,應用的功率等級、可以采用的驅動電源種類及電源拓撲結構等,也各不相同。工程師們迫切需要系統地學習及了解更多有關LED照明設計的基礎知識。有鑒于此,安森美半導體的產品應用總監Bernie Weir先生近期專門撰寫相關培訓資料,為工程師們傳授相關的設計基礎知識,內容涉及LED驅動器的通用要求、電源拓撲結構、功率因數校正、電源轉換能效和驅動器標準,以及可靠性和使用壽命等其它問題,方便他們更好地設計入門及提高,從而更好地服務于LED照明市場。限于篇幅,本文是該培訓資料的摘要介紹。

    一、LED驅動器通用要求

    驅動LED面臨著不少挑戰,如正向電壓會隨著溫度、電流的變化而變化,而不同個體、不同批次、不同供應商的LED正向電壓也會有差異;另外,LED色點也會隨著電流及溫度的變化而漂移。

    另外,應用中通?;崾褂枚囁?/span>LED,這就涉及到多顆LED的排列方式問題。各種排列方式中,**驅動串聯的單串LED,因為這種方式不論正向電壓如何變化、輸出電壓(Vout)如何漂移,均提供極佳的電流匹配性能。當然,用戶也可以采用并聯、串聯-并聯組合及交叉連接等其它排列方式,用于需要相互匹配的”LED正向電壓的應用,并獲得其它優勢。如在交叉連接中,如果其中某個LED因故障開路,電路中僅有1LED的驅動電流會加倍,從而盡量減少對整個電路的影響。

    LED的排列方式及LED光源的規范決定著基本的驅動器要求。LED驅動器的主要功能就是在一定的工作條件范圍下限制流過LED的電流,而無論輸入及輸出電壓如何變化。LED驅動器基本的工作電路示意圖如圖2所示,其中所謂的 隔離表示交流線路電壓與LED(即輸入與輸出)之間沒有物理上的電氣連接,**常用的是采用變壓器來電氣隔離,而非隔離則沒有采用高頻變壓器來電氣隔離。

    值得一提的是,在LED照明設計中,AC-DC電源轉換與恒流驅動這兩部分電路可以采用不同配置:1)整體式(integral)配置,即兩者融合在一起,均位于照明燈具內,這種配置的優勢包括優化能效及簡化安裝等;

    2)分布式(distributed)配置,即兩者單獨存在,這種配置簡化安全考慮,并增加靈活性。

    LED 驅動器根據不同的應用要求,可以采用恒定電壓(CV)輸出工作,即輸出為一定電流范圍下鉗位的電壓;也可以采用恒定電流(CC)輸出工作,輸出的設計能嚴格限定電流;也可能會采用恒流恒壓(CCCV)輸出工作,即提供恒定輸出功率,故作為負載的LED的正向電壓確定其電流……




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