1、；.南科公司恒流恒壓LED路燈驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)技術(shù)分析  1、前言中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·LED照明     白光LED的光通量，目前已可輕易達(dá)到每瓦80流明以上，這使得LED照明行業(yè)特別是LED路燈的應(yīng)用變得更加可行了。中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·LED照明     但是在LED路燈的應(yīng)用中，目前各生產(chǎn)廠家的驅(qū)動(dòng)電路大多采用開(kāi)關(guān)電源方案，電壓一般在2448伏之間，由于路燈的功率較大，一般在120W以上，故要同時(shí)使用多組開(kāi)關(guān)電源，非但成本高昂，同時(shí)開(kāi)關(guān)電源本身的平均功耗損失均在1520%之間，這使得原本是節(jié)能省耗的LED

2、路燈平白浪費(fèi)了1520%的能耗，殊為不值。同時(shí)由于各家使用的開(kāi)關(guān)電源，電壓均不盡相同，這使得使用單位將來(lái)在維修電源方面面臨標(biāo)準(zhǔn)不一，成本過(guò)高的問(wèn)題，另外開(kāi)關(guān)電源一般僅提供恒壓，但是LED在高溫下長(zhǎng)期工作后，面臨導(dǎo)通電壓下降，電流上升的問(wèn)題，這使得LED路燈的穩(wěn)定性及可靠性存在問(wèn)題。有鑒于此，如何開(kāi)發(fā)出一種功耗損失較小（應(yīng)在510%以內(nèi)），成本低廉，使用壽命較長(zhǎng)，同時(shí)具有恒壓及恒流功能的LED驅(qū)動(dòng)電路早已是LED應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)的一大課題。中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·LED照明     2008年11月29日中國(guó)照明協(xié)會(huì)室外照明專業(yè)委員會(huì)及交通運(yùn)輸照明和光信號(hào)委員會(huì)及中

3、國(guó)照明網(wǎng)在廣州市舉行了一場(chǎng)“大功率LED路燈應(yīng)用現(xiàn)狀”辯論會(huì)，會(huì)中廣州市及上海市路燈處建議LED路燈的電源驅(qū)動(dòng)電路應(yīng)該標(biāo)準(zhǔn)化，以利使用者維修，促成筆者將我司研發(fā)具有中國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的LED路燈方案提供大家參考。中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·LED照明     2、LED路燈電路的設(shè)計(jì)要領(lǐng)中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·LED照明     由于目前常用金屬鈉燈的功率均在每個(gè)250W左右。LED路燈如果要成為一個(gè)具有竟?fàn)幮缘穆窡籼娲桨福旧蠎?yīng)在省電功能上發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，由于LED為單向發(fā)光，在相同光效的情形下，燈具光效四面發(fā)光的比金屬鈉燈光效要強(qiáng)

4、出許多，所以作為250W金屬鈉燈的替代方案LED路燈的功率應(yīng)可在120160W之間。中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·LED照明     目前市場(chǎng)上常用的光源一般均為每顆1W的芯片，亦即是一般路燈均有120160個(gè)芯片，每個(gè)芯片的導(dǎo)通電壓均在3.33.6V之間，如果將所有芯片相串連，則全部芯片兩端的電壓將接近400V以上。中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·LED照明     因?yàn)槊總€(gè)路燈的功率均在120W以上，所以在電源設(shè)計(jì)上必需考慮功率因數(shù)的校正問(wèn)題。中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文：南科公司恒流恒壓LED路燈驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)技術(shù)分析廣州南科集團(tuán) 吳俊緯博士

5、目前市面上常用的具有功率因數(shù)校正功能的IC，有ST公司的L6561，日本瑞薩公司的R2A20116及LINEAR公司的ML4812。其典型電路如附圖一所示，交流電源經(jīng)橋式整流后經(jīng)過(guò)功率因素校正IC的調(diào)頻或脈寬調(diào)整后成為穩(wěn)定的約400V電壓輸出（附圖一）。電路簡(jiǎn)單，成本低廉，功率因數(shù)在常壓220V時(shí)可達(dá)98%以上，但是這個(gè)電路只能保證恒壓的輸出對(duì)于LED路燈要求恒流輸出的目標(biāo)，仍嫌不足。中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·LED照明 中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·LED照明     3、南科公司的LED路燈驅(qū)動(dòng)電路中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·LED照明  &#

6、160;  目前市面上LED路燈電路均采用低電壓（2448V），高電流（1A3A）多路電源的驅(qū)動(dòng)方案。南科公司經(jīng)過(guò)近3年的研發(fā)，已成功的開(kāi)發(fā)出高電壓（400V），低電流（0.30.5A），同時(shí)具有恒壓及恒流功能的LED路燈光源及電源方案，在常壓220V時(shí)其電源效率大于94%，并已獲得多項(xiàng)專利授權(quán)，特將其特點(diǎn)說(shuō)明如以下：中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·LED照明     （a）南科公司獨(dú)創(chuàng)的CCS-L高壓恒流源器件中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·LED照明     南科公司經(jīng)過(guò)多年的研發(fā)，已成功開(kāi)發(fā)出能耐高壓（大于50V）的半導(dǎo)體

7、恒流源器件。此恒流源器件在電壓440伏左右均能保持恒流源狀態(tài)（電流波動(dòng)在10%左右）。雖然在低壓時(shí)（<4V）不能保持恒流，但因?yàn)殡娏餍。⒉粫?huì)造成芯片的損傷，僅會(huì)造成光源亮度減弱。目前南科公司CCS-L系列產(chǎn)品隨電流的要求不一可分多款（附表一），并可隨市場(chǎng)對(duì)電流要求的變化而增加產(chǎn)品規(guī)格。中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·LED照明 南科CCS-L恒流源器件（附表一）中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·LED照明 中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·LED照明 中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·LED照明 中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·LED照明 中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·LED照明  中國(guó)照明

8、網(wǎng)技術(shù)論文·LED照明  恒流范圍中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·LED照明  典型恒流值(mA)中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·LED照明  封裝形式中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·LED照明 中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·LED照明  CCS-L-020中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·LED照明  2-40中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·LED照明  20中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·LED照明  TO-252中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·LED照明 中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·LED照明  CCS-L-02

9、5中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·LED照明  2-40中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·LED照明  25中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·LED照明  TO-252中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·LED照明 中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·LED照明  CCS-L-040中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·LED照明  3-40中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·LED照明  40中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·LED照明  TO-263中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·LED照明 中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·LED照明  CCS-L-05

10、0中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·LED照明  3-40中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·LED照明  50中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·LED照明  TO-263中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·LED照明 中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·LED照明  CCS-L-060中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·LED照明  3.5-40中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·LED照明  60中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·LED照明  TO-263中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·LED照明 中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·LED照明  CCS-L-

11、080中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·LED照明  4-40中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·LED照明  80中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·LED照明  TO-263中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·LED照明 中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·LED照明  CCS-L-100中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·LED照明  5-40中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·LED照明  100中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·LED照明  TO-263中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·LED照明 中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·LED照明  CCS-L

12、-120中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·LED照明  5-40中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·LED照明  120中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·LED照明  TO-263中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·LED照明 中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·LED照明  CCS-L-150中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·LED照明  6-40中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·LED照明  150中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·LED照明  TO-263中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·LED照明 中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·LED照明  CCS

13、-L-200中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·LED照明  6-40中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·LED照明  200中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·LED照明  TO-263中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文：南科公司恒流恒壓LED路燈驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)技術(shù)分析廣州南科集團(tuán) 吳俊緯博士（b）全串聯(lián)式大功率LED光源或先串后并式中小功率LED光源中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·LED照明     南科公司所使用的LED路燈光源均為一組或多組全串聯(lián)的LED芯片所組成，每組相串聯(lián)芯片的電流隨芯片的大小不同而不同，一般在在20mA至150mA之間，但是每組相串聯(lián)芯片兩端

14、的電壓在額定電流時(shí)均設(shè)定在390395V之間。中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·LED照明     （c）同時(shí)具有恒流及恒壓功能，低功耗損失的LED驅(qū)動(dòng)方案中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·LED照明     南科公司的LED驅(qū)動(dòng)方案是在（如附圖一）功率因數(shù)校正IC的基礎(chǔ)上，在輸出電壓端串聯(lián)一組或多組如（b）說(shuō)明的LED光源后再于每組末端串接一個(gè)南科公司的CCS-L恒流源器件所組成。（附圖二）中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·LED照明 中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·LED照明     由于功率因素校正IC的功率因素

15、值在220V可高達(dá)98%以上，而輸出電壓基本是恒壓400V左右（可微調(diào)），而LED光源兩端的電壓約在390395V之間，因而剩下的510V的電壓加在了CCS-L上面，而確保了恒流同時(shí)由于每組光源均有一個(gè)CCS-L的恒流源器件，故每組的電流均能長(zhǎng)期保持穩(wěn)定，同時(shí)并具有省電的功能。中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·LED照明     （d）南科公司的LED路燈方案是目前市面上路燈電源中有效功率最高，電源損耗最小，功率因素最高的方案。中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·LED照明     南科公司的電源方案，目前功率因素可達(dá)98%以上，由于穩(wěn)壓電路輸

16、出端為400V而電壓CCS-L上僅有5-10V的壓降，故損耗約在1.252.5%之間，另外由功率因素校正IC構(gòu)成的穩(wěn)壓電路的損耗約在36%之間，故整體損耗僅68%之間，比之傳統(tǒng)的開(kāi)關(guān)電源有1520%的損耗要小的多了。4、結(jié)論中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·LED照明     LED路燈電路必需要有恒流功能，以保證LED路燈長(zhǎng)久使用。眾所周知LED路燈的芯片在高溫下LED的導(dǎo)通電壓會(huì)下降，如果僅用有恒壓功能的電源電路，將使LED路燈的電流隨時(shí)間而增大，因而減少了LED路燈的使用壽命。如果LED路燈電路采用恒流電路，由于目前市面上的恒流開(kāi)關(guān)電源均為低壓大電流，所以必需采

17、用多路并連，亦即目前市面上有的電路采用8個(gè)、12個(gè)或14個(gè)LED串聯(lián)后再并連的方案所組成的驅(qū)動(dòng)電路，由于無(wú)論每組8個(gè)或12個(gè)或14個(gè)，每組的導(dǎo)通電壓不一，亦即并聯(lián)后每組的電流分配不均，長(zhǎng)期使用后會(huì)造成電壓低的一組電流分配較多而提前燒毀，進(jìn)而造成各組被逐個(gè)燒毀。中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·LED照明     本文所述南科公司的LED路燈電路方案采用了高電壓（400V）,低電流(0.30.5A)的多組全串聯(lián)的LED芯片方案（每組有110128）LED芯片相串連組成，每組芯片一端接于由功率因素校正IC所組成的穩(wěn)壓電路的輸出端，另一端接于我司所開(kāi)發(fā)出來(lái)的高壓恒流源器件CCS-L的正極端，而CCS-L的負(fù)極端再接于系統(tǒng)地線。由于每組相串聯(lián)的芯片均串有一個(gè)CCS-L的恒流源，所以南科公司的LED路燈電路方案非但電路簡(jiǎn)單成本較低，同時(shí)還有功率因素較高（>98%）有效功率較高（>92%）的優(yōu)良特性，目前本方案的高壓LED芯片的制作方法，高壓恒流源器件（CCS-L）的制作方法及同時(shí)具有恒壓及恒流功能，低損耗的LED驅(qū)動(dòng)電路