LED封装技术与应用(沈洁)2-1

1、第二篇小功率LED照明设备的驱动电路设计及器件封装 天津轻工职业技术学院天津轻工职业技术学院光伏发电技术及应用专业，电子信息与自动化学院LEDLED制造技术与应用制造技术与应用 沈沈 洁洁 小功率小功率LED照明设备的驱动电路设计及器件封装照明设备的驱动电路设计及器件封装 2.1 LED器件的驱动 一、一、LED驱动器的概述驱动器的概述 LED驱动器是指驱动LED发光或LED模块组件正常工作的电源调整电子器件。由于LED驱动器在LED应用产品上的独到重要性和广泛的用户需求，使得作为LED驱动器的心脏部件的LED驱动IC成了整个技术环节中的关键元素。促使很多生产商，其中不乏上市公司，以LED驱动

2、作为其主营产品，向下游产业大量供应LED驱动IC。2.1 LED器件的驱动 二、二、LED驱动器的要求驱动器的要求 （1）对输出功率和效率的要求。 （2）对供电电源的要求。可分为三种方式：AC-DC电源、DC-DC电源和直接采用AC电源驱动。 （3）对功能的要求，其中包括对调光的要求、对调光方式(模拟、数字或多级)的要求、对照明控制的要求等。 （4）其他方面的要求：尺寸的大小，成本的控制、故障处理(保护特性)及是否有完善的保护电路，要遵从的标准及可靠性等。 除此之外还应该有更多的考虑因素，如机械连接、安装、维修/替换、寿命周期、物流等一些现实使用会考虑到的问题。2.1 LED器件的驱动 三、三

3、、LED驱动的分类驱动的分类直流驱动直流驱动 图 LED的直流驱动 2.1 LED器件的驱动 三、三、LED驱动的分类驱动的分类恒流驱动恒流驱动 图 使用晶体管恒流驱动LED器件 2.1 LED器件的驱动 三、三、LED驱动的分类驱动的分类图 LED的脉冲驱动 脉冲驱动脉冲驱动2.1 LED器件的驱动 三、三、LED驱动的分类驱动的分类图 LED的扫描驱动 扫描驱动扫描驱动2.1 LED器件的驱动 三、三、LED驱动的分类驱动的分类 占空比控制驱动占空比控制驱动a)比较器方案 (b)预置计数器方案图 占空比控制电路原理框图 2.1 LED器件的驱动 三、三、LED驱动的分类驱动的分类 组合驱动

4、组合驱动图 行扫描列控制原理及波形图 2.2 LED的联接形式 1.采用串联方式连接LED （a） 串联 （b）改进型 2.2 LED的联接形式 2.LED采用全部并联方式 3.LED采用混联方式图 全部并联方式图 混联方式2.2 LED的联接形式联接形式优点缺点应用场合串联简单串联电路简单，连接方便。LED的电流相同，亮度一致可靠性不高，驱动器输出电压高，不利于其设计和制造LCD的背光光源、工频LED交流指示灯、应急灯照明带旁路串联电路较简单，可靠性较高。保证LED的电流相同，发光亮度一致元器件数量增加，体积加大。驱动器输出电压高，设计和制造困难并联简单并联电路简单，连接方便；驱动电压低可靠

5、性较高，要考虑LED的均流问题手机等LCD显示屏的背光源、LED手电筒、低压应急照明灯独立匹配并联可靠性高，适用性强，驱动效果好。单个LED保护完善电路复杂，技术要求高，占用体积大，不适用于LED数量多的场合混联先并联后串联可靠性较高，驱动器设计制造方便，总体效率较高，适用范围较广电路连接较为复杂，并联的单个LED或LED串之间需要解决均流问题LED平面照明、大面积LCD背光源、LED装饰照明灯、交通信号灯、汽车指示灯、局部照明先串联后并联交叉阵列可靠性高，总体的效率较高，应用范围较广驱动器设计制造较复杂，每组并联的LED需要均流4.不同联接方式的比较2.3 LED台灯的制作 一、实训目的 1

6、 熟悉LED灯泡驱动电路的设计与制作； 2 掌握基本的焊接手法，并能完成LED灯泡驱动电路板的焊接组装； 3 能完成一个LED灯泡的组装。 二、实训材料 1 白光超亮LED灯珠/LED光源，38颗 2 LED灯板（38灯珠），1个 3 LED电源，配套驱动电源（适合20，38颗灯珠），1个 4 LED成品灯杯（E27通用接口，PBT阻燃塑料），1个 5 连接线，2根 图中38颗LED灯珠已安装在LED灯板上了。需要注意的是，最终完成的LED灯泡是使用220V交流电的，所以一定要注意安全用电。2.3 LED台灯的制作三、实训工具三、实训工具 1 30-40W的电烙铁，要不漏电的那种电烙铁。 2

7、焊丝若干。 3 最好能准备一台万用表，检测必备。 4 掐线钳/斜嘴钳。 5 一盏E27接口的台灯，或者一个E27接口的灯座 6 焊接灯珠：取出38LED灯板，如图所示。将LED光源按先中心后外围的方式，逐个装好，逐个焊接。LED光源长脚的一侧为正极，与LED灯板上的实心白色侧对应。虚线对应的就是发光二极管的负极。2.3 LED台灯的制作2.3 LED台灯的制作四、驱动电路与电源的连接四、驱动电路与电源的连接 接下来，我们焊接LED驱动电源部分。驱动电源上有四个孔位，需焊接连线。 其中：L 接 火线，N 接 零线，+ 为输出正极，-为输出负极。如图所示，为焊接好正负极后的样子。2.3 LED台灯

8、的制作五、检查、故障排除五、检查、故障排除 根据实际制作过程看，最容易出现的错误： 1LED被插反极性 2LED引脚和线路板接触不良 3LED焊接时间过长损坏 4大电容虚焊 断开220V电源，将LED灯泡从台灯上取下。 5先目测灯板正面的LED灯珠，从正面看，LED灯珠并不是一个正宗的圆，其中有一侧是平的，这端就是负极。整个灯板上的灯珠排列是非常有序的，平的一侧会依次排列，中间不会出现平平侧相对或圆圆侧相对的现象。如果有就说明LED灯珠插反了。焊下错误的LED灯珠，重新焊接。 6手工焊接虚焊是常见问题。可以用数字万用表的二极管（通断）档来逐个检查。当安装正确时，LED灯珠会发亮的。2.3 LE

9、D台灯的制作电路原理图电路原理图2.3 LED台灯的制作2.4 小功率LED驱动电路设计 设计方案 基于恒流二极管的电容降压式小功率LED 驱动电路，由交流市电供电，输出低压恒流，只需调整电路中部分元件参数即可恒流驱动不同功率LED 灯组。这种设计方案在传统电容降压驱动电路基础上引入了恒流二极管，保证了驱动源低压恒流输出。负载小功率LED 采用交叉阵列方式连接，降低了灭灯率。一、LED 连接方式 为了提高可靠性、发光均匀性，提出了交叉阵列连接方式。 当其中个别LED 短路或断路，也不会引起整个灯组熄灭。这种交叉阵列连接方式具有线路简单，亮度稳定，可靠性高，对驱动要求较低等特点。2.4 小功率L

10、ED驱动电路设计 图 LED 交叉阵列连接方式图 二、LED 驱动电路设计 1 .电容降压电路考虑到驱动电源的体积与成本，采用电容式降压电路。2.4 小功率LED驱动电路设计 图 电容降压电路 二、LED 驱动电路设计 1 .电容降压电路无极性降压电容C1 的充放电电流为IC=2fCU0 ，降压电容C1 向负载提供的电流I0 实际上就是流过C1的充放电电流IC。当负载电流小于的充放电电流时 ,多余的电流就会流过滤波电容C2。R1 为1 M 放电电阻，当电路断电C1 通过R1 快速放电，D1D4 为IN4007组成的全波整流桥。为了获得较好的滤波效果，选择的滤波电容的容量应满足RLC=(35)T

11、/2，耐压值应大于1.1 2 。原则上，电容值取的越大，输出电压越平滑其纹波值越小。但是随着电容容量的增大，一般其体积也随之增大，在考虑电路板面积的情况下，应尽量选择大容量的滤波电容。 2.4 小功率LED驱动电路设计 二、LED 驱动电路设计 2.市电供电的小功率LED 驱动电路 图 基于恒流二极管的LED 驱动电路 2.4 小功率LED驱动电路设计 二、LED 驱动电路设计 2.市电供电的小功率LED 驱动电路 图中D5,D6 为恒流二极管，本设计采用的恒流二极管为贵州博越公司的2DHL 系列。2DHL 系列恒电流二极管是一种硅材料制造的基础电子器件。正向恒电流导通，反向截止。输出的恒电流大，精度高，启动电压低。器件按极性接入电路回路中，即可达到恒流的效果，应用简单，实现了电路理论和电路设计中的二端恒流源。由于输出电流大，可以直接驱动负载，实现恒定电流电源。2.4 小功率LED驱动电路设计 三、实验分析 驱动65 颗(5*15方式连接)0.06 W 白光LED 的驱动源，其中降压电容C1 为1.5 F，滤波电容C2 为1000 F，恒流二极管为两颗2DHL040 并联，并利用万用表对电流电压进行测量。实际测得输入电压在196248 V范围内输出电流恒定为80 mA，相当于流过每个LED 电流为 16