LED恒流驱动的类型特性和应用

1 www long LED恒流驱动的类型特性和应用 2009 4 2 LED为什么需要恒流驱动 1 3 3V时为20mA的LED 用三节干电池供电 新电池电压可达4 5V 电流超过100mA 大了5倍 很容易烧毁 LED是一个非线性器件 正向电压的微小变化会引起正向电流的很大变化 3 LED为什么要恒流驱动 2 1W大功率LED 如果正向电压变化10 从3 4V降低到3 1V 会引起正向电流从350mA降低到100mA 变化3 5倍 4 LED的光输出正比于正向电流 如果正向电流从350mA降低到100mA 其光输出就会减少70 之多 5 LED为什么要恒流驱动 3 2 LED是一个半导体二极管 它的伏安特性随温度而变化 2mV oC 假如用恒压电源供电 温度增加至85度 正向电流从20mA增加至35 37mA 而亮度不增加温度降低至 40度时 正向电流从20mA降低至8 10mA 亮度降低所以不能用恒压源供电 而必须用恒流源供电 6 LED需要用驱动器来调光 不能用改变LED电流的方法来调亮模拟式调亮会改变其发光的光谱 改变色温只有采用PWM调亮 才不至于改变其光谱如果需要采用PWM调节亮度也需要用驱动器才能实现 7 第一种恒流驱动直流入 直流出 DC DC 8 应用场合 太阳能LED灯具12V 24V汽车LED车灯12V 24V 48V电动自行车LED车灯12V 24V 36V一组公用AC DC恒压开关电源供给几组恒流源 9 按照输入输出电压关系分类 升压型恒流驱动 电容式 电荷泵 升压型 电感式升压型降压型恒流驱动 电感式降压型升降压型恒流驱动 电荷泵升降压型 电感式升降压型1 单电感式2 双电感式 10 如何选择升压还是降压型恒流源 一般来说 完全由实际情况决定由太阳能电池板供电 通常其输出电压较低 12V或24V 需要采用升压型的恒流源如果由交流市电供电 建议采用比较高的输出电压 36V以上 以提高效率 故采用降压型恒流源原则上来说降压型恒流源的效率要比升压型的为高 不论升压型还是降压型其效率主要取决于升压和 或降压的比值 比值越高 效率越低 所以要尽可能使得输入电压接近于输出电压 11 怎样实现恒流驱动 用小阻值的采样电阻对LED的电流进行采样 再通过反馈形成闭路调节 12 反馈电压越低越好 反馈电压越低效率越高 可以减小采样电路的损耗以0 25V为例 采样电阻的阻值和电流的乘积应当等于0 25V 通常采用0 1V的采样电压采用不同的采样电阻阻值就可以恒定不同的电流值采样电阻必须采用低温度系数的高精度电阻 13 电荷泵式恒流源 可驱动4个共阳极LEDx1和x1 5倍升压 自动转换低EMI 用于手机 14 线性降压型恒流源 LDO型 可驱动4个LED特低EMI 外电路简单 价廉 用于手机 15 小功率升压型恒流源SLM2803 低压升压型 可驱动1W和3W的LED效率高 用于LED手电筒 16 电感升压型SLM2841 输出4瓦 最大输出200mA 可以驱动10串并联 每串6个 一共60个20mA的LED可用于太阳能草坪灯的恒流驱动 17 中功率电感升压型驱动器SLM2846 能够驱动6串 每串12个 总共72个LED输出功率 5W用于太阳能草坪灯恒流驱动 18 SLM2861降压型大功率LED驱动器 输出电流高达1 5A 可驱动6串4并 一共24个1WLED 总共24W 特小SOT23 5封装和SOT 89封装效率高达95 以上 19 大功率升压型SLM2842S 输入电压 6V 29V输出功率 30W 10 x3W 可用于太阳能路灯 20 SLM2842S模组的几种输出架构 表中红字为带散热器时的表面温度 在25度室温时测试的结果 21 升压型恒流源SLM2842S的恒流特性 输入电压从7 5V 28V范围内变化时输出电流不变 22 SLM2842S模块的散热 QFN的散热性能要比TSSOP的散热性能要好加散热器的散热性能要比没有散热器的散热性能要好 23 大功率降压型SLM2842J的实际电路 输入电压 36V输出功率 可达60W 2x10 x3W 最高效率 可达98 24 降压型恒流板SLM2842J的恒流特性 当输入电压从36V降低到6V时 输出电流不变 25 降压型恒流板SLM2842J的效率高达98 当输入和输出电压的压差减小 效率增高 最高可达98 26 降压模式的特点 在降压比较小 工作频率较低时 可以得到接近98 的效率SLM2842J可以用来驱动60W的LED 例如两串并联 每串10个3W 当降压比为1 16 工作频率为150KHz时 效率可达98 芯片表面温度在不加散热器时可低于52度 27 LED路灯市场 100WLED路灯的发光效率相当于250W的高压钠灯的发光效率 省电2 5倍中国现有路灯超过一亿支假如其中6000万支改用太阳能路灯 可以节省一个三峡水电站的发电量中国在2008年将新增2000万支路灯假如全部采用太阳能LED路灯 三年下来还可以再节省一个三峡水电站 28 智能型可调光太阳能LED路灯的构成 SLM2842Sd 太阳能电池板 PWM可调光控制器 蓄电池 LED灯具 PWM调光恒流模组 上海龙茂微电子公司提供可程序调光的控制器和可调光恒流模块 29 智能型PWM可调光节能效益 100 时间 半夜 后半夜1 4功率 省31 25 功率输出 半夜半功率 省25 全程满功率 全智能PWM调光 省40 以上 后半夜 可减小太阳能电池板面积达40 以上 30 第二种AC DC恒流源 交流输入直流输出 31 交流电的主要优缺点 在大多数情况下交流电随处可得 路灯例外交流电源都必须整流以供直流的LED使用整流器的效率低 开关电源通常只有85 的效率功率因素也是一个问题 开关电源只有60 70 左右交流整流器中都离不开电解电容一般电解电容寿命在105度时只有一千小时LED灯具中的温度有可能高达85度 按每降10度提高一倍 也只有4000小时而LED的寿命高达5 10万小时电解电容将成为交流供电的LED路灯寿命的主要限制者必须采用寿命高达5000小时 105度 的长寿命电解电容 这样在85度时寿命可达20 000小时 32 开关电源 直流恒流源 稳压型开关电源技术成熟 价格低廉可以采用一个大功率多路输出稳压源驱动几个直流恒流源开关电源的一个缺点是效率比较低 85 左右 还有一个功率因素的问题 65W 大约在0 5 0 7 直流恒流源放在LED灯头内 与LED组合成模块交流开关电源可以和灯光控制器放在一起 放在灯杆下面或上面 33 240W市电LED驱动方案 34 MR16型SLM2861降压模组 直流输入电压 12V 可以点亮3个1W的LED 或2个3W的LED 24V 可以点亮5个3W的LED 或6个1W的LED 交流输入电压 12V高频交流输入 可以点亮3 4颗1W的LED 24V高频交流输入 可以驱动5个3W的LED 或6个1W的LED 35 SLM3316型3x3W射灯 特大功率 3x3W MR16型LED射灯详细指标 1 管座形式 MR16双针型 2 输入电压 12VAC 12VDC 24VAC 24VDC 或介于二者之间3 LED 3个3瓦4 效率 90 24V 70 12V 5 外形尺寸 直径 62mm 高度 75 70mm 针距5 3mm 8mm长 36 市电交流恒流源的分类 非隔离型 在特定情况下符合安规要求 输入交流线和输出直流线有公共线输入交流直接整流成高压直流 再用高压IC进行恒流控制 需要昂贵的高压IC 隔离型 符合安规要求 输入交流线和输出直流线没有公共线 通常要采用交流变压器隔离 1 采用工频交流变压器隔离 体积大 重量重 2 采用高频变压器隔离 需要先把工频整流成直流 再用直流变换为高频交流 再用交流整流成所需的直流 37 非隔离型降压式 直流输入电压 250V直流输出电流 350mA效率 90 38 采用PAM99700的日光灯恒流模块 1 非隔离型输入电压 80 265VAC 47 63Hz2 输出恒流 0 35A 1A3 输出功率 50W4 效率 90 5