LED照明驅動

議程

Agenda2LED照明所面臨的挑戰

ThechallengeofLEDlighting

LED應用現狀及LED驅動方法TheledapplicationstatusAndLEDdrivermethodsLED應用的技術瓶頸ThetechnicalneckofLEDapplication

LED驅動器現狀TheleddriverstatusLED驅動新產品設計及解決方案ThenewproductsofＬＥＤDriver南京雪常泉光電有限公司LED應用現狀

LED具有壽命長、環保、響應快速、高耐震、豐富的顯色性能等優點是新近興起的綠色光源,隨著世界能源消費的劇增和環境污染問題的日益突出及人們環保節能意識的提高.半導體（LED）照明成為21世紀最具發展前景的高新產業領域之一.各個國家及各地方政府都紛紛出臺各種優惠/獎勵政策，大力扶持各地區半導體照明產業的發展，ＬＥＤ技術及應用也因此有了飛速的發展南京雪常泉光電有限公司不斷增加的ＬＥＤ封裝種類南京雪常泉光電有限公司不斷提高的ＬＥＤ性能單顆蕊片功率的提高從0.5Wto5w或更高更高的發光效，從最初的20lm/Wt上升到當前的90lm/W壽命增長，從最初的１萬小時上升到當前的５萬小時及更高南京雪常泉光電有限公司越來越廣泛的應用隨著LED的發展，從居住；商業；交通；工廠／礦區；汽車車燈；景觀照明；軍事等領域都開始進行大規模的的應用．2008年后，在國際國內經濟面臨空前嚴峻考驗的形勢下，半導體照明產業作為新一輪節能高科技產業發展的焦點，得到了各級政府的大力支持和關懷，國家和各省、市紛紛出臺大力扶持半導體照明產業發展的政策，同時，LED產業的廣闊前景也獲得了投資業界的高度認同和關注。

南京雪常泉光電有限公司LED的工作特性南京雪常泉光電有限公司LED驅動器基礎知識驅動器的主要功能：無論輸入電壓如何變化無論LED(VF)正向電壓如何變化無論環境溫度如何變化．

要確保流過LED的電流是恒定的值．南京雪常泉光電有限公司LED驅動器基礎知識

最早期的LED限流方式：采用恒壓源串電阻來限流的方式．在一定程度上，可防止溫度上升VF變低時IF急劇增大而燒毀．但LED的電流還是會隨溫度上升而增加電阻分擔的電壓全部變成熱量損耗，加劇了燈具內部的溫升，效率低下．抵消了LED節能的優點LED的色溫會隨溫度變化．電阻分擔壓降VR：＝Vin-VF電阻上的功耗PR：＝VR＾２/RLED溫度上升ＶＦ下降電阻分壓燈具溫度上升南京雪常泉光電有限公司LED驅動器基礎知識最早期的恒流方式：采用線性調節器方式架構以及所謂的恒流IC,恒流IC二極體的內部結構這種電路可實現恒流的效果，但其工作原理等效于在LED的回路中加上了一個可變電阻是通過調節晶體管的阻抗來調節LED兩端的電壓．多余的電壓降落在晶體兩端．晶體管的損耗＝IF*(Vin-VF)，這部分損耗變成熱量加劇了燈具內部的溫升．效率低下，抵消了LED節能的優點這種電路只適合來做小電流的LED驅動：如手機背光／信號燈等等效電路南京雪常泉光電有限公司LED驅動器基礎知識DC/DC升壓式架構南京雪常泉光電有限公司LED驅動器基礎知識DC/DC降壓式架構南京雪常泉光電有限公司LED驅動器基礎知識DistributedDCArchitectureAC/DC+DC/DC＋恒流源的分布式架構恒壓源CV恒流源CC南京雪常泉光電有限公司LED驅動器基礎知識LED是串聯還是并聯？并聯的缺點：由于ＬＥＤ的ＶＦ的不一致性，及每顆ＬＥＤ的ＶＦ隨溫度變化特性的不同并聯在一起在兩組LED中，ＶＦ偏底的一組電流遠大于其它組的ＬＥＤ,從而使這一組的ＬＥＤ溫升較大＞VF變得更低＞電流更大．也就是說如果我們用680mA的恒流源來驅動并聯的兩組ＬＥＤ,并不是如我們想象的每組各流過340mA實際上可能一組LED的電流是470mA,另一組LED只有210mA南京雪常泉光電有限公司LED驅動器基礎知識LED是串聯還是并聯？串聯的優缺點：ＬＥＤ串聯是最好的選擇，這樣LEDVF的不一致性及溫度漂移均不會影響到ＬＥＤ的電流大小而且全部ＬＥＤ的亮度／光衰一致．

但很多LED全部串聯會帶來另一個風險，也就是一但其中有一顆LED損壞或提前終止壽命整個燈具便會滅掉．降低了燈具的可靠性．另一個問題就是如果電壓太高驅動器需要采用高壓的器件通常高壓的器件的特性都會比較差，受器件電壓的限制有些設計是無法達到要求的高電壓的．同時高壓還會應影響到驅動器穩定性,效率,及有高電壓過沖／不能短路等問題.南京雪常泉光電有限公司LED驅動器基礎知識分布式驅動：因此對于LED數量大于２４顆以上的燈具，我們從驅動器的可設計性（不大于75V)及燈具的可靠性兩方面建議客戶使用分布式多路驅動的方式．南京雪常泉光電有限公司半導體照明所面臨的問題當大家都在宣傳LED的長壽命及各方面的優點時，而忽略或避開了另一個決定LED燈具壽命的關鍵問題，那就是LED驅動電源的的壽命。當前各個燈具廠商在LED實際應用中碰到很多燈具短期內失效等問題，其中85％是LED驅動電源的問題 重大質量事故及高額的售后維護費用給廠商造成巨大損失，也打擊了客戶/消費者對ＬＥＤ照明產品的信心.進而影響了整個ＬＥＤ照明產業的發展。17南京雪常泉光電有限公司

1．高可靠性特別像LED路燈的驅動電源，裝在高空，維修不方便，維修的花費也大。

2．高效率LED是節能產品，驅動電源的效率要高。對于電源安裝在燈具內的結構，尤為重要。因為LED的發光效率隨著LED溫度的升高而下降，所以LED的散熱非常重要。電源的效率高，它的耗損功率小，在燈具內發熱量就小，也就降低了燈具的溫升。對延緩LED的光衰有利。

3．高功率因素功率因素是電網對負載的要求。一般70瓦以下的用電器，沒有強制性指標。雖然功率不大的單個用電器功率因素低一點對電網的影響不大，但晚上大家點燈，同類負載太集中，會對電網產生較嚴重的污染。對于10瓦~40瓦的LED驅動電源，已經對功率因素方面有一定的指標要求。

4．驅動方式現在通行的有兩種：其一是一個恒壓源供多個恒流源，每個恒流源單獨給每路LED供電。這種方式，組合靈活，一路LED故障，不影響其他LED的工作，但成本會略高一點。另一種是直接恒流供電，LED串聯或并聯運行。它的優點是成本低一點，但靈活性差，還要解決某個LED故障，不影響其他LED運行的問題。這兩種形式，在一段時間內并存。多路恒流輸出供電方式，在成本和性能方面會較好。是LED路燈的驅動電源的主流方向。LED驅動電源特點：南京雪常泉光電有限公司

5．浪涌保護LED抗浪涌的能力是比較差的，特別是抗反向電壓能力。加強這方面的保護也很重要。有些LED燈裝在戶外，如LED路燈。由于電網負載的啟甩和雷擊的感應，從電網系統會侵入各種浪涌，有些浪涌會導致LED的損壞。因此LED驅動電源要有抑制浪涌的侵入，保護LED不被損壞的能力。

6．保護功能電源除了常規的保護功能外，最好在恒流輸出中增加LED溫度負反饋，防止LED溫度過高。

7．防護方面燈具外安裝型，電源結構要防水、防潮，外殼要耐曬。

8．驅動電源的壽命要與LED的壽命相適配。

9．要符合安規和電磁兼容的要求。LED驅動電源特點：南京雪常泉光電有限公司半導體照明所面臨的問題.LED驅動器的壽命

LED驅動電源的壽命主要取決于電源所用的電容類型及電源內部的溫度。就拿著名電容品牌（臺灣立隆）的電容為例：其通用－40－＋105度規格電容壽命保證值是（在105度滿負載條件下）2000小時。如果我們設計時電容紋波電流負載值最大使用到85％其壽命計算公式：

(電解電容溫度每上升10度，壽命減半）則在電容溫度65度時的壽命只能保證約4萬小時.電容溫度75度時的壽命只能保證約2萬小時.電容溫度85度時的壽命只能保證約1萬小時.電容溫度95度時的壽命只能保證約5000小時.

20南京雪常泉光電有限公司半導體照明所面臨的問題21環境溫度電容溫度（熱點溫度）電容溫度為：環境溫度＋燈具溫升＋電源溫升＋電容溫升燈具溫升電源溫升電容溫升電容溫度電容的工作溫度北方冬季夜晚戶外低達-25度以下南方夏季夜晚地表溫度高達40度以上燈具溫升取決于其散熱設計及空間大小通常大于20度電源溫升取決于其散熱設計及效率通常大于30度高頻下的電容溫升取決于其電路設計及電容品質，通常大于５度南京雪常泉光電有限公司半導體照明所面臨的問題

開關電源設計的比較好的功率器件溫升在25-30度左右，設計的比較差的溫升大于35度，戶外LED電源要求防水，需采用密封式的外殼，甚至部分廠家要求灌膠導致殼體內電解電容的溫度與功率器件溫度相同。LED電源通常與LED安裝在同一個空間,由于LED產生的大量熱本身就依靠殼體來散熱,使燈具殼體溫度上升大于20度。夏季夜晚戶外地表溫度高達40度甚至更高.因此：惡劣條件下電容溫度:大于95度

22南京雪常泉光電有限公司LED驅動器的設計質量：由于LED目前還沒普及/民用化，主要是一些工程應用，ＬＥＤ電源的需求批量都相對都很小且沒有長期穩定的需求,多數是非標準的規格.

因此多數大型的專業電源公司都還沒在這方面進行投入。前期做ＬＥＤ的電源多數是一些私人小公司.這些公司在設計質量／生產質量／材料質量方面都沒有可靠的質量保證體糸甚至于部分還是手工作坊。

經調查:目前市面上一些非正規LED電源廠家為節省成本都采用較廉價的1000小時非品牌廠商的低壽命電容，同時設計的電源效率低/散熱設計不合理.則實際電源在惡劣條件下(夏天環溫=40度）壽命不會超過2000小時(約3個月).在環境條件良好的條件下（環溫=25度）壽命不會超過7000小時(約10個月)23從以上可以看出.LED驅動器才是目前制約LED燈具壽命的主要瓶頸。LED驅動器現狀南京雪常泉光電有限公司

由于LED照明是新興的產業,沒有可以依照的行業標準，從而使燈具廠商在設計燈具要花費心思去考慮LED燈具如何串并聯及空間設計．在燈具設計初期沒有考慮電源的配套問題,也沒有在設計初期跟可以合作的電源廠家溝通與合作．而是在燈具（LED基板及機構設計）完成后才考慮電源的問題.而對于電源廠家來說各家的燈具設計所需求的電源參數/機構都不同，而現階段各家燈具每批的需求的量又都很少，通常只有幾百到1千臺。考慮到研發成本,電源廠家不可能為每一家廠商都定制設計一種不同的電源。即便是設計，也需要較長的周期，產品的成本也很高．這就造成了很多燈具廠商找不到電氣/尺寸合適的電源，而電源廠家設計的電源都有處于小批量樣品狀態，產品無法大批量生產／銷售。

24LED驅動器與燈具的配套問題：LED驅動器現狀南京雪常泉光電有限公司LED照明電源解決方案

因此亟需公司定位為高端標準ＬＥＤ驅動器的研發與此生產，致力于提供高質量/高可靠性的標準LED驅動產品,以解決大功率ＬＥＤ照明所面臨的瓶頸,促進ＬＥＤ照明產業的發展.經過一年的市場調研,綜合多家客戶需求并結合多年來的產品經驗，于2009年推出系列標準化的產品.使各家廠商在設計燈具時多樣化的需求25南京雪常泉光電有限公司LED驅動解決方案南京雪常泉光電有限公司27多路輸出單路輸出輸出方式1.8-6.0A18-52V1路85-270V100-150W90-270V85-270V90-264V90-264V90-264V輸入電壓功率范圍型號輸出電壓電流生產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糸列針對大功率LED路燈應用NewLED驅動解決方案90-264V24-52V2-3路680mA30W-60W80-155W90-270V24-52V4-8路