LED_照明驱动培训教程

1、LEDLED照明驱动照明驱动 议程议程AgendaAgenda2l LEDLED照明所面照明所面临临的挑的挑战战 The challenge of LED lightingThe challenge of LED lighting LEDLED应应用用现状现状及及LEDLED驱动驱动方法方法 The led application status And LED driver methodsThe led application status And LED driver methods LED LED 应应用的技用的技术瓶颈术瓶颈The technical neck of LED applic

2、ationThe technical neck of LED application LEDLED驱动驱动器器现状现状 The led driver statusThe led driver statusl LEDLED驱动驱动新新产产品品设计设计及解决方案及解决方案 The new products of The new products of Driver Driver 南京雪常泉光电有限公司南京雪常泉光电有限公司LEDLED应用现状应用现状 LEDLED具有具有寿寿命命长长、环环保、保、响应响应快速、高耐震、丰富的快速、高耐震、丰富的显显色性能等色性能等优优点点是新近是新近兴兴起的起的绿

3、绿色光源色光源, ,随随着世界能源消着世界能源消费费的的剧剧增和增和环环境境污污染染问题问题的日益的日益突出及人突出及人们环们环保保节节能意能意识识的提高的提高. . 半半导导体（体（LEDLED）照明成）照明成为为2121世世纪纪最具最具发发展前景的高新展前景的高新产业领产业领域之一域之一. . 各各个国个国家及各地方政府都家及各地方政府都纷纷纷纷出台各出台各种优种优惠惠/ /奖励奖励政策，大力扶持政策，大力扶持 各地各地区区半半导导体照明体照明产业产业的的发发展，技展，技术术及及应应用也因此有了用也因此有了飞飞速的速的发发展展南京雪常泉光电有限公司南京雪常泉光电有限公司不断增加的封装种类不

4、断增加的封装种类南京雪常泉光电有限公司南京雪常泉光电有限公司不断提高的性能不断提高的性能单颗蕊片功率的提高单颗蕊片功率的提高 从从 0.5W to 5w 或更高或更高更高的发光效更高的发光效 ，从最初的，从最初的20 lm/W t上升到当前的上升到当前的 90 lm/W寿命增长，从最初的万小时上升到当前的寿命增长，从最初的万小时上升到当前的 万小时及更高万小时及更高南京雪常泉光电有限公司南京雪常泉光电有限公司越来越广泛的应用越来越广泛的应用随着随着LED的发展，从居住；商业；交通；工厂矿区；汽车车灯；景观照明；军事等领域的发展，从居住；商业；交通；工厂矿区；汽车车灯；景观照明；军事等领域都开始

5、进行大规模的的应用都开始进行大规模的的应用2008年后，在国际国内经济面临空前严峻考验的形势下，半年后，在国际国内经济面临空前严峻考验的形势下，半导体照明产业作为新一轮节能高科技产业发展的焦点，得到了各级政府的大力支持和关怀，导体照明产业作为新一轮节能高科技产业发展的焦点，得到了各级政府的大力支持和关怀，国家和各省、市纷纷出台大力扶持半导体照明产业发展的政策，同时，国家和各省、市纷纷出台大力扶持半导体照明产业发展的政策，同时，LED产业的广阔前产业的广阔前景也获得了投资业界的高度认同和关注。景也获得了投资业界的高度认同和关注。 南京雪常泉光电有限公司南京雪常泉光电有限公司LEDLED的工作特性

6、的工作特性南京雪常泉光电有限公司南京雪常泉光电有限公司LED驱动器基础知识驱动器基础知识驱动器的主要功能：驱动器的主要功能：u无论输入电压如何变化无论输入电压如何变化u无论无论LED (VF)正向电压如何变化正向电压如何变化u无无论环境温度如何变化论环境温度如何变化 要确保流过要确保流过LEDLED的电流是恒定的值的电流是恒定的值南京雪常泉光电有限公司南京雪常泉光电有限公司LEDLED驱动器基础知识驱动器基础知识u 最早期的最早期的LEDLED限流方式：采用恒压源串电阻来限流的方式限流方式：采用恒压源串电阻来限流的方式在一定程度上，可防止温度上升在一定程度上，可防止温度上升VFVF变低时变低时

7、IFIF急剧增大而烧毁但急剧增大而烧毁但LEDLED的电流还是会随温度上升而增加的电流还是会随温度上升而增加电阻分担的电压全部变成热量损耗，加剧了灯具内部的温升，效率低下抵消了电阻分担的电压全部变成热量损耗，加剧了灯具内部的温升，效率低下抵消了LEDLED节能的优点节能的优点LEDLED的色温会随温度变化的色温会随温度变化电阻分担压降电阻分担压降 VR：Vin -VF电阻上的功耗电阻上的功耗 PR：VR/RLED温度上升温度上升下降下降电阻分压电阻分压灯具温度上升灯具温度上升南京雪常泉光电有限公司南京雪常泉光电有限公司LEDLED驱动器基础知识驱动器基础知识u 最早期的恒流方式：采用线性调节器

8、方式架构最早期的恒流方式：采用线性调节器方式架构u 以及所谓的恒流以及所谓的恒流IC,IC,恒流恒流ICIC二极体的内部结构二极体的内部结构这种电路可实现恒流的效果，但其工作原理等效于在这种电路可实现恒流的效果，但其工作原理等效于在LEDLED的回路中加上了一个可变电阻是通过调节的回路中加上了一个可变电阻是通过调节晶体管的阻抗来调节晶体管的阻抗来调节LEDLED两端的电压多余的电压降落在晶体两端两端的电压多余的电压降落在晶体两端晶体管的损耗晶体管的损耗IFIF* * (Vin-VF) (Vin-VF)，这部分损耗变成热量加剧了灯具内部的温升，这部分损耗变成热量加剧了灯具内部的温升效率低下，抵消

9、了效率低下，抵消了LEDLED节能的优点节能的优点这种电路只适合来做小电流的这种电路只适合来做小电流的LEDLED驱动：如手机背光信号灯等驱动：如手机背光信号灯等等效电路等效电路南京雪常泉光电有限公司南京雪常泉光电有限公司LEDLED驱动器基础知识驱动器基础知识DC/DC升压式架构升压式架构南京雪常泉光电有限公司南京雪常泉光电有限公司LEDLED驱动器基础知识驱动器基础知识DC/DC降压式架构降压式架构南京雪常泉光电有限公司南京雪常泉光电有限公司LEDLED驱动器基础知识驱动器基础知识Distributed DC Architecture AC/DC+DC/DC 恒流源的分布式架构恒流源的分布

10、式架构恒压源恒压源CV恒流源恒流源 CC南京雪常泉光电有限公司南京雪常泉光电有限公司LEDLED驱动器基础知识驱动器基础知识LED是串联还是并联？是串联还是并联？并联的缺点：并联的缺点：由于的的不一致性，及每颗的随温度变化特性的不同由于的的不一致性，及每颗的随温度变化特性的不同并联在一起在两组并联在一起在两组LED中，偏底的一组电流远大于其它组的中，偏底的一组电流远大于其它组的, 从而使这一组的温升较大从而使这一组的温升较大 VF变得更低电流更大变得更低电流更大l也就是说如果我们用也就是说如果我们用680mA的恒流源来驱动并联的两组的恒流源来驱动并联的两组,并不是如我们想象的每组各流过并不是如

11、我们想象的每组各流过340mA实际上可能一组实际上可能一组LED的电流是的电流是470mA,另一组另一组LED只有只有210mA南京雪常泉光电有限公司南京雪常泉光电有限公司LEDLED驱动器基础知识驱动器基础知识LED是串联还是并联？是串联还是并联？串联的优缺点：串联的优缺点：串联是最好的选择，这样串联是最好的选择，这样LED VF的不一致性及温度漂移均不会影响到的电流大小的不一致性及温度漂移均不会影响到的电流大小而且全部的亮度光衰一致而且全部的亮度光衰一致l但很多但很多LED全部串联会带来另一个风险，也就是一但其中有一颗全部串联会带来另一个风险，也就是一但其中有一颗LED损坏或提前终止寿命损

12、坏或提前终止寿命整个灯具便会灭掉降低了灯具的可靠性整个灯具便会灭掉降低了灯具的可靠性l另一个问题就是如果电压太高驱动器需要采用高压的器件另一个问题就是如果电压太高驱动器需要采用高压的器件通常高压的器件的特性都会比较差，受器件电压的限制通常高压的器件的特性都会比较差，受器件电压的限制有些设计是无法达到要求的高电压的有些设计是无法达到要求的高电压的 同时高压还会应影响到驱动器稳定性同时高压还会应影响到驱动器稳定性,效率效率, 及有高电压过冲不能短路等问题及有高电压过冲不能短路等问题.南京雪常泉光电有限公司南京雪常泉光电有限公司LEDLED驱动器基础知识驱动器基础知识分布式驱动：分布式驱动：因此对于

13、因此对于LED数量大于颗以上的灯具，我们从驱动器的可设计性（不大于数量大于颗以上的灯具，我们从驱动器的可设计性（不大于75V) 及灯具的可靠性两方面建议客户使用分布式多路驱动的方式及灯具的可靠性两方面建议客户使用分布式多路驱动的方式南京雪常泉光电有限公司南京雪常泉光电有限公司半导体照明所面临的问题半导体照明所面临的问题u当大家都在宣传当大家都在宣传LEDLED的长寿命及各方面的优点时，而忽略或避开了另一个决定的长寿命及各方面的优点时，而忽略或避开了另一个决定LEDLED灯具寿灯具寿命的关键问题，那就是命的关键问题，那就是LEDLED驱动电源的的寿命。驱动电源的的寿命。当前各个灯具厂商在当前各个

14、灯具厂商在LEDLED实际应用中碰到很多灯具短期内失效等问题，其中实际应用中碰到很多灯具短期内失效等问题，其中8585是是LEDLED驱驱动电源的问题动电源的问题重大质量事故及高额的售后维护费用给厂商造成巨大损失，重大质量事故及高额的售后维护费用给厂商造成巨大损失， 也打击了客户也打击了客户/ /消费者对消费者对照明产品的信心照明产品的信心. . 进而影响了整个照明产业的发展。进而影响了整个照明产业的发展。17南京雪常泉光电有限公司南京雪常泉光电有限公司1 1高可靠性高可靠性 特别像特别像LEDLED路灯的驱动电源，装在高空，维修不方便，维修的花路灯的驱动电源，装在高空，维修不方便，维修的花费

15、也大。费也大。2 2高效率高效率 LEDLED是节能产品，驱动电源的效率要高。对于电源安装在灯具内是节能产品，驱动电源的效率要高。对于电源安装在灯具内的结构，尤为重要。因为的结构，尤为重要。因为LEDLED的发光效率随着的发光效率随着LEDLED温度的升高而下降，所以温度的升高而下降，所以LEDLED的散的散热非常重要。电源的效率高，它的耗损功率小，在灯具内发热量就小，也就降低了热非常重要。电源的效率高，它的耗损功率小，在灯具内发热量就小，也就降低了灯具的溫升。对延缓灯具的溫升。对延缓LEDLED的光衰有利。的光衰有利。 3 3高功率因素高功率因素 功率因素是电网对负载的要求。一般功率因素是电

16、网对负载的要求。一般7070瓦以下的用电器，没有强瓦以下的用电器，没有强制性指标。虽然功率不大的单个用电器功率因素低一点对电网的影响不大，但晚上制性指标。虽然功率不大的单个用电器功率因素低一点对电网的影响不大，但晚上大家点灯，同类负载太集中，会对电网产生较严重的污染。对于大家点灯，同类负载太集中，会对电网产生较严重的污染。对于1010瓦瓦4040瓦的瓦的LEDLED驱驱动电源，已经对功率因素方面有一定的指标要求。动电源，已经对功率因素方面有一定的指标要求。4 4驱动方式驱动方式 现在通行的有两种：其一是一个恒压源供多个恒流源，每个恒流现在通行的有两种：其一是一个恒压源供多个恒流源，每个恒流源单

17、独给每路源单独给每路LEDLED供电。这种方式，组合灵活，一路供电。这种方式，组合灵活，一路LEDLED故障，不影响其他故障，不影响其他LEDLED的工的工作，但成本会略高一点。另一种是直接恒流供电，作，但成本会略高一点。另一种是直接恒流供电，LEDLED串联或并联运行。它的优点串联或并联运行。它的优点是成本低一点，但灵活性差，还要解决某个是成本低一点，但灵活性差，还要解决某个LEDLED故障，不影响其他故障，不影响其他LEDLED运行的问题。运行的问题。这两种形式，在一段时间内并存。多路恒流输出供电方式，在成本和性能方面会较这两种形式，在一段时间内并存。多路恒流输出供电方式，在成本和性能方面

18、会较好。是好。是LEDLED路灯的驱动电源的主流方向。路灯的驱动电源的主流方向。LEDLED驱动电源特点：驱动电源特点：南京雪常泉光电有限公司南京雪常泉光电有限公司5 5浪涌保护浪涌保护 LEDLED抗浪涌的能力是比较差的，特别是抗反向电压能力。抗浪涌的能力是比较差的，特别是抗反向电压能力。加强这方面的保护也很重要。有些加强这方面的保护也很重要。有些LEDLED灯装在户外，如灯装在户外，如LEDLED路灯。由于电网路灯。由于电网负载的启甩和雷击的感应，从电网系统会侵入各种浪涌，有些浪涌会导致负载的启甩和雷击的感应，从电网系统会侵入各种浪涌，有些浪涌会导致LEDLED的损坏。因此的损坏。因此LE

19、DLED驱动电源要有抑制浪涌的侵入，保护驱动电源要有抑制浪涌的侵入，保护LEDLED不被损坏的能不被损坏的能力。力。6 6保护功能保护功能 电源除了常规的保护功能外，最好在恒流输出中增加电源除了常规的保护功能外，最好在恒流输出中增加LEDLED温度负反馈，防止温度负反馈，防止LEDLED温度过高。温度过高。 7 7防护方面防护方面 灯具外安装型，电源结构要防水、防潮，外壳要耐晒。灯具外安装型，电源结构要防水、防潮，外壳要耐晒。8 8驱动电源的寿命要与驱动电源的寿命要与LEDLED的寿命相适配。的寿命相适配。9 9要符合安规和电磁兼容的要求。要符合安规和电磁兼容的要求。LEDLED驱动电源特点：

20、驱动电源特点：南京雪常泉光电有限公司南京雪常泉光电有限公司半导体照明所面临的问题半导体照明所面临的问题.LEDLED驱动器的寿命驱动器的寿命 LEDLED驱动电源的寿命主要取决于电源所用的电容类型及电源内部的温度。驱动电源的寿命主要取决于电源所用的电容类型及电源内部的温度。 就拿著名电容品牌（台湾立隆）的电容为例：就拿著名电容品牌（台湾立隆）的电容为例： 其通用其通用4040105105度规格电容寿命保证值是（在度规格电容寿命保证值是（在105105度满负载条件下）度满负载条件下）20002000小时。小时。 如果我们设计时电容纹波电流负载值最大使用到如果我们设计时电容纹波电流负载值最大使用到

21、8585 其寿命计算公式：其寿命计算公式： ( (电解电容温度每上升电解电容温度每上升1010度，寿命减半度，寿命减半） 则在电容温度则在电容温度6565度时的寿命只能保证约度时的寿命只能保证约 4 4 万小时万小时. . 电容温度电容温度7575度时的寿命只能保证约度时的寿命只能保证约 2 2 万小时万小时. . 电容温度电容温度8585度时的寿命只能保证约度时的寿命只能保证约 1 1 万小时万小时. . 电容温度电容温度9595度时的寿命只能保证约度时的寿命只能保证约 5000 5000 小时小时. . 20南京雪常泉光电有限公司南京雪常泉光电有限公司半导体照明所面临的问题半导体照明所面临

22、的问题21环境温度环境温度电容温度电容温度（热点温度）（热点温度）电容温度电容温度为：为：环境温度环境温度灯具温升灯具温升电源温升电源温升电容温升电容温升灯具温升灯具温升电源温升电源温升电容温升电容温升电容温度电容温度电容的工作温度电容的工作温度北方冬季夜晚户外低达北方冬季夜晚户外低达-25-25度以下度以下南方夏季夜晚地表温度高达南方夏季夜晚地表温度高达4040度以上度以上灯具温升取决于其散热设计及空间大小灯具温升取决于其散热设计及空间大小通常大于通常大于2020度度电源温升取决于其散热设计及效率电源温升取决于其散热设计及效率通常大于通常大于3030度度高频下的电容温升取决于其电路设计及高频

23、下的电容温升取决于其电路设计及电容品质，通常大于度电容品质，通常大于度南京雪常泉光电有限公司南京雪常泉光电有限公司半导体照明所面临的问题半导体照明所面临的问题 开关电源设计的比较好的功率器件温升在开关电源设计的比较好的功率器件温升在25-3025-30度左右，设计的比较差的温升大于度左右，设计的比较差的温升大于3535度，户外度，户外LEDLED电电源要求防水，需采用密封式的外壳，甚至部分厂家要求灌胶导致壳体内电解电容的温度与功率器件源要求防水，需采用密封式的外壳，甚至部分厂家要求灌胶导致壳体内电解电容的温度与功率器件温度相同。温度相同。LEDLED电源通常与电源通常与LEDLED安装在同一个

24、空间安装在同一个空间, ,由于由于LEDLED产生的大量热本身就依靠壳体来散热产生的大量热本身就依靠壳体来散热, ,使灯具壳体温度使灯具壳体温度上升大于上升大于2020度。度。夏季夜晚户外地表温度高达夏季夜晚户外地表温度高达4040度甚至更高度甚至更高. .因此：因此：p 恶劣条件下电容温度恶劣条件下电容温度: :大于大于9595度度 22南京雪常泉光电有限公司南京雪常泉光电有限公司LEDLED驱动器的设计质量：驱动器的设计质量：u 由于由于LEDLED目前还没普及目前还没普及/ /民用化，主要是一些工程应用，电源的需求批量都相对都很小且没有民用化，主要是一些工程应用，电源的需求批量都相对都很

25、小且没有长期稳定的需求长期稳定的需求, ,多数是非标准的规格多数是非标准的规格. . 因此多数大型的专业电源公司都还没在这方面进行投入。前期做的电源多数是一些私人小公因此多数大型的专业电源公司都还没在这方面进行投入。前期做的电源多数是一些私人小公司司. .这些公司在设计质量生产质量材料质量方面都没有可靠的质量保证体糸这些公司在设计质量生产质量材料质量方面都没有可靠的质量保证体糸 甚至于部分还是手工作坊。甚至于部分还是手工作坊。u 经调查经调查: :目前市面上一些非正规目前市面上一些非正规LEDLED电源厂家为节省成本都采用较廉价的电源厂家为节省成本都采用较廉价的10001000小时非品牌厂商的

26、低寿小时非品牌厂商的低寿命电容，同时设计的电源效率低命电容，同时设计的电源效率低/ /散热设计不合理散热设计不合理. .则实际电源在恶劣条件下则实际电源在恶劣条件下( (夏天环温夏天环温=40=40 度）寿命不会超过度）寿命不会超过20002000小时小时( (约约3 3个月个月).).在环境条件良好的条件下（环温在环境条件良好的条件下（环温=25=25度度）寿命不会超过寿命不会超过70007000小时小时( (约约1010个月个月) )23l从以上可以看出从以上可以看出.LED.LED驱动器才是目前制约驱动器才是目前制约LEDLED灯具寿命的主要瓶颈。灯具寿命的主要瓶颈。LEDLED驱动器现

27、状驱动器现状南京雪常泉光电有限公司南京雪常泉光电有限公司 由于由于LEDLED照明是新兴的产业照明是新兴的产业, ,没有可以依照的行业标准，从而使灯具厂商在设计灯具没有可以依照的行业标准，从而使灯具厂商在设计灯具要花费心思去考虑要花费心思去考虑LEDLED灯具如何串并联及空间设计灯具如何串并联及空间设计 在灯具设计初期没有考虑电源的配套问题在灯具设计初期没有考虑电源的配套问题, ,也没有在设计初期跟可以合作的电源厂家沟通也没有在设计初期跟可以合作的电源厂家沟通与合作而是在灯具（与合作而是在灯具（LEDLED基板及机构设计）完成后才考虑电源的问题基板及机构设计）完成后才考虑电源的问题. .而对于

28、电源厂家来说各家的灯具设计所需求的电源参数而对于电源厂家来说各家的灯具设计所需求的电源参数/ /机构都不同，而现阶段各家灯机构都不同，而现阶段各家灯具每批的需求的量又都很少，通常只有几百到具每批的需求的量又都很少，通常只有几百到1 1千台。考虑到研发成本千台。考虑到研发成本, ,电源厂家不可能为电源厂家不可能为每一家厂商都定制设计一种不同的电源。即便是设计，也需要较长的周期，产品的成本也每一家厂商都定制设计一种不同的电源。即便是设计，也需要较长的周期，产品的成本也很高很高这就造成了很多灯具厂商找不到电气这就造成了很多灯具厂商找不到电气/ /尺寸合适的电源，而电源厂家设计的电源都有处尺寸合适的电

29、源，而电源厂家设计的电源都有处于小批量样品状态，产品无法大批量生产销售。于小批量样品状态，产品无法大批量生产销售。 24LED驱动器与灯具的配套问题：驱动器与灯具的配套问题：LEDLED驱动器现状驱动器现状南京雪常泉光电有限公司南京雪常泉光电有限公司LEDLED照明电源解决方案照明电源解决方案 因此亟需公司定位为高端标准驱动器的研发与此生产，致力于提供高质量因此亟需公司定位为高端标准驱动器的研发与此生产，致力于提供高质量/ /高可靠性的标准高可靠性的标准LEDLED驱动产品驱动产品, ,以解决大功率照明所面临的瓶颈以解决大功率照明所面临的瓶颈, ,促进照明产业的发展促进照明产业的发展. .经过

30、一年的市场调研经过一年的市场调研, ,综合多家客户需求并结合多年来的产品经验，于综合多家客户需求并结合多年来的产品经验，于20092009年推出系列标准化的产年推出系列标准化的产 品品. .使各家厂商在设计灯具时多样化的需求使各家厂商在设计灯具时多样化的需求25南京雪常泉光电有限公司南京雪常泉光电有限公司LEDLED驱动解决方案驱动解决方案南京雪常泉光电有限公司南京雪常泉光电有限公司27多路输出多路输出单路输出单路输出输出方式输出方式1.8 - 6.0A18-52V 1路路85-270V100-150W90-270V85-270V90-264V90-264V90-264V输入电压输入电压功率范围功率范围型号型号输出电压输出电压电流电流生产生产3W - 9W3-30V 1路路340mA /300mA10W-38W48-85V1路路30-60V 1路路340mA680mA48-88V 2- 3 路路340mA70