如何解决LED驱动电源设计的四个关键问题

2019-09-20 22:32字体:
  

  驱动电源的质量好坏将会直接影响LED的寿命,因此如何做好一个LED驱动电源是LED电源设计者的重中之重。

  在当前生活中,为了节能省电,LED得到了很大的推广,但LED都需要有个电源驱动,其好坏会直接影响LED的寿命,因此如何做好一个LED驱动电源是LED电源设计者的重中之重。本文介绍了一些LED驱动电源的问题,希望能够对工程师提供一点帮助。

  我们所说的LED驱动包括数字驱动和模拟驱动两类,数字驱动指数字电路驱动,包括数字调光控制,RGB全彩变幻等。模拟驱动指模拟电路驱动,包括AC恒流开关电源,DC恒流控制电路。驱动电路由电子元件组成,包括半导体元件,电阻电容电感等,这些元件都有使用寿命,任何一个器件失效都会导致整个电路的失效或者部分功能失效。 LED的使用寿命是5-10万小时,按5万小时算,连续点亮,有近6年的寿命。开关电源的寿命是很难达到6年的,市面上**的开关电源质保期一般是2-3年,达到6年质保的电源是军品级别的,价格是普通电源的4-6倍,一般的灯具厂是很难接受的。所以LED灯具的故障多为驱动电路故障。

  LED为冷光源,工作结温不能超过限值,设计时还要留一定余量。整个灯具的设计要考虑外形美观,安装方便,配光,散热等很多方面问题,要在众多因素中寻求平衡点,这样整体的灯具才是最好的.LED灯具的发展时间不长,可以借鉴的经验不多,很多设计都是不断完善的。有些LED灯具厂家所用电源为外协或者外购,灯具设计师对电源了解不多,给LED的散热空间较大,给电源的散热空间较小。一般是设计好灯具后再找合适的电源来配套,这样就给电源的配套带来一定的难度。经常碰到因灯具内部空间较小或者内部温度较高,而且成本控制较低,无法配到合适电源。有些LED灯具厂有电源研发能力,在开始设计灯具初期进行评估,电源的设计同步进行,就能解决以上问题。在设计中要综合考虑LED的散热和电源的散热,整体控制灯具的温升,这样才能设计出较好的灯具。

  a、功率设计。虽然LED光效高,但是还有80-85%的热能损耗,致使灯具内部有20-30($10.6626)度的温升,如果室温25度情况,灯具内部就有45-55度,电源长时间在高温环境下工作,要保证寿命就必须加大功率余量,一般留到1.5-2倍的余量。

  b、元件选型。灯具内部温度45-55度情况下,电源内部温升还有20度左右,则元件附近的温度要达到65-75度。有些元件在高温情况参数会飘移,还有些寿命会缩短,所以器件要选择能在较高温度长时间使用的,特别注意电解电容和导线。

  c、电性能设计。开关电源针对LED的参数设计,主要是恒流参数,电流的大小决定LED的亮度,如果批量电流误差较大,则整批灯的亮度不均匀。而且温度的变化也能致使电源输出电流偏移。一般是批量误差控制在+/-5%以内,才能保证灯的亮度一致.LED的正向压降有偏差,电源设计的恒流电压范围要包含LED的电压范围。多个LED串连使用时候,最小压降乘以串连数量为下限电压,最大压降乘以串连数量为上限电压,电源的恒流电压范围要比这个范围稍宽些,一般上下限各留1-2V余量。

  d、PCB布板设计.LED灯具留给电源的尺寸较小(除非是电源外置的),所以在PCB设计上要求较高,要考虑的因素也多。安全距离要留够,要求输入和输出隔离的电源,一次侧电路和二次侧电路要求耐压1500-2000VAC,在PCB上至少要留够3MM的距离。如果是金属外壳的灯具,则整个电源的布板还要考虑高压部分和外壳的安全距离。如果没有空间保证安全距离情况下就要利用其他措施保证绝缘,比如在PCB上打孔,加绝缘纸,灌封绝缘胶等。另外布板还要考虑热量均衡,发热元件要均匀分布,不能集中放置,避免局部温度升高。电解电容远离热源,减缓老化,延长使用寿命。

  e、认证问题。目前国内还没有针对LED灯具的标准,国家相关部门正在研究制订,国内销售的灯具认证是参照照明灯具的标准,外销的是做CE或UL等认证,还有些参照国外的LED灯具标准来做。所以针对这种情况,开关电源的设计要同时满足以上的这些标准是比较困难的,我们只能针对不同的要求满足不同的认证。

  外购电源在选择上主要看恒流和恒流的电压范围。恒流值选择为LED的标准电流偏下。电压范围的选择要适中,尽量不要选择较大范围,避免功率的浪费。

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  25是一款单芯片高效同步降压双LED驱动器,专为汽车前照灯应用而设计,如远光灯,近光灯,DRL(日间行车灯),转向指示灯,雾灯,静态转弯等。 NCV78825专为高电流LED设计,提供完整的解决方案,可驱动2个高达60 V的LED串。它包括2个独立的LED灯串电流调节器,以及汽车前照灯所需的诊断功能,只需最少的外部元件 - 芯片不需要任何外部检测电阻来实现降压电流调节。可根据单个LED灯串定制可用的输出电流和电压。当1个模块需要2个以上的LED通道时,可以组合使用2个,3个以上的NCV78825设备。还有NCV787x3设备 - NCV78825的前身。由于SPI可编程性,单个硬件配置可以支持各种应用程序平台。 特性 单片 降压拓扑 2 LED指向上行60 V 高电流能力,每路输出最高3 A DC 集成高侧开关 外部NMOS器件的低侧预驱动器 整体效率高 最小外部组件 集成高精度电流检测 集成开关模式降压电流稳压器 通过LED的平均电流调节 高操作评估降低电感尺寸的频率 LED开关和调光的低EMC辐射 用于系统参数动态控制的SPI接口 故障安全...

  88是一款功率因数校正反激式控制器,适用于隔离式恒流LED驱动器。控制器以准谐振模式操作以提供高效率。由于采用了一种新颖的控制方法,该器件能够从初级侧紧密调节恒定的LED电流。这消除了对次级侧反馈电路,其偏置和光耦合器的需求。该器件与最少数量的外部元件高度集成。内置了一套强大的安全保护功能,以简化设计。 特性 优势 集成HV启动电流源 快速启动,低待机功耗&宽输出操作范围 数字PSR CC循环控制 恒定亮度调节 - 数字PSR CV循环控制 在低温条件下良好的启动性能 数字PFC循环算法 超过0.9半负载230 Vac时PF和半负载通用输入时THD低于10% Valley Lock out和Frequency Foldback 在宽输入和输出范围内实现高效率 二次二极管和输出短路保护 避免过热故障情况 开路和短路LED保护 常见LED系统故障的稳健故障处理 V CC欠压和过压保护 强大的故障处理 应用 终端产品 整体LED灯泡 集成LED驱动电子设备 LED光引擎 LED驱动电源 LED灯泡 LED电源驱动器 LED光引擎 LED灯管...

  70是一款线性调节恒流LED控制器,适用于智能照明和相切调光应用。该控制器管理ON半导体专有的自动换向拓扑中的多个串联LED电流,具有高CC调节精度和PF和THD的卓越性能。该器件提供宽模拟调光范围,具有线性调光曲线和待机模式下的低电流消耗。在相切调光应用中,输入电流形状调制提供良好的PF和出色的调光器兼容性。自偏置高压稳压器提供稳定的IC偏置电压,启动时间短。 NCL30170具有多种保护功能,如热关断,输入过压保护,检测电阻短路保护和LED过流限制,以实现高系统可靠性。 特性 优势 准确的LED CC监管: 优秀的光均匀性 可用于恒定功率调节 灵活设计 可选LED通道数 简单功率可扩展性5~300 W 高PF&低THD:>

  0.99 /...

  2是一种采用外部NPN双极器件与反馈电阻相结合的器件,用于调节用于驱动LED的电流。该设备的目标应用是汽车后组合灯。单个驱动程序使用户可以灵活地将单个通道添加到多通道系统。 PWM输入引脚包含专用的调光功能。当检测到开路负载或短路时,单个驱动器关闭。使用与双极晶体管串联的外部电阻可轻松对LED亮度进行编程。电阻的使用使用户可以灵活地在很宽的电流范围内使用该器件。使用单个NCV7692器件可以操作多串LED。后退功率限制可降低过压条件下的驱动电流。该器件采用SOIC-8封装。 特性 优势 LED串驱动器的恒定电流输出 驱动LED器件的理想选择 用于宽电流范围灵活性的外部双极器件>

  - 使用BCP56晶体管,可同时驱动8个字符串(参见数据表信息) 可自定义用户系统要求 外部编程电流电阻器 可自定义用户LED选择 脉冲宽度调制(PWM )控制 PWM控制以获得更好的颜色输出 负温度系数电流控制选项 LED温度系数的补偿 打开LED灯串诊断 报告LED故障以获得全部系统要求 短路LED灯串诊断 报告LED故障以获得全面的系统要求&消...

  3是一种驱动多个外部开关元件的设备,可实现3个独立功能。可以通过适当选择占空比和电池电压来调节每个LED串中的平均电流。该设备的目标应用是汽车后组合灯。每个驱动器都有自己的诊断功能,可以检测开路负载,接地短路或电池.LED平均亮度水平可通过适当的占空比控制和与开关晶体管串联的外部电阻轻松编程。多串LED可通过单个NCV7693器件运行。该器件采用TSSOP-14封装。 特性 3x脉冲宽度调制(PWM)控制 每个功能的独立诊断反馈 外部切换用于宽电流范围灵活性的装置 外部电阻器定义最大电流 打开LED灯串诊断 短 - 电路LED灯串诊断 热关断诊断和保护 PWM输入引脚上的短路保护 多个LED灯串控制 TSSOP-14包 AEC-Q100合格且PPAP能力 应用 后组合灯(RCL) 日间行车灯(DRL) 雾灯 中央高位刹车灯(CHMSL)阵列 转向信号 电路图、引脚图和封装图...

  NCV7685 12通道60 mA LED线由十二个带共同参考的线性可编程恒流源组成。该器件设计用于汽车应用LED的调节和控制。 NCV7685允许128个不同的占空比电平,可通过I2C串行接口编程的每个输出通道独立使用脉冲宽度调制(PWM)进行调节。 PWM频率可以选择四种不同的配置,最高可达1200 Hz。该器件可与使用I2C总线的微控制器应用一起使用,也可在独立应用中使用,可在两种不同的静态配置设置之间进行选择。该IC还为应用提供3.3 V电压基准,最大负载为1 mA。使用外部电阻可轻松编程LED亮度等级。每个通道都有一个内部电路,可通过可选的自动恢复模式检测开路负载条件。如果一个驱动器处于开路负载状态,则可以根据可编程位设置关闭所有其他通道。该器件采用小体型SSOP24-EP封装。 特性 12个通用电流可编程电源,最高60 mA 通过PC为每个通道提供独立的PWM占空比控制 通过I2C进行通用PWM占空比控制 片上150,300,600和1200 Hz PWM 打开LED灯串诊断 预调节器应用的低压差操作 单电流设定点的电阻 电压参考3.3 V / 1 mA 带有CRC8错误检测的8位I2C接口 OTP Bank for Stand-...

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  固态LED灯采用新开发的双异质结(DH)AlGaAs / GaAs材料技术。这种LED材料在很宽的驱动电流范围内具有出色的光输出效率。主波长为637纳米时,颜色为深红色。该灯可以是直流或脉冲驱动,以实现所需的光输出。 功能 卓越的亮度 宽视角角度 出色的材料效率 低正向电压 CMOS / MOS兼容 TTL兼容 深红流行的T-1包装中的颜色 以卷带和卷轴提供

  固态LED灯采用新开发的双异质结(DH)AlGaAs / GaAs材料技术。这种LED材料在很宽的驱动电流范围内具有出色的光输出效率。主波长为637纳米时,颜色为深红色。该灯可以是直流或脉冲驱动,以实现所需的光输出。 功能 卓越的亮度 宽视角 出色的材料效率 低正向电压 CMOS / MOS兼容 TTL兼容 流行的T-1包装中的深红色 可以批量提供



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