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LED照明驱动芯片的选用技巧

 LED照明灯具在近期得到飞跃的发展,LED作为绿色环保的清洁光源得到广泛的认可。LED光源使用寿命长、节能省电、应用简单方便、使用成本低,因而在家庭照明都将得到海量的应用。早在2008年,全球每年家庭照明灯座出货量约为500亿个。
  LED光源的技术日趋成熟,每瓦发光流明迅速增长,促使其逐年递减降价。LED绿色灯具的海量市场和持续稳定数年增长需求将是集成电路行业继VCD、DVD、手机、MP3之后的消费电子市场的超级海啸!LED灯具的高节能、长寿命、利环保的优越性能获得普遍的公认。
  1、LED高节能:直流驱动,超低功耗(单管0.03~1W)电光功率转换接近100%,相同照明效果比传统光源节能80%以上。
  2、LED长寿命:LED光源被称为长寿灯。固体冷光源,环氧树脂封装,灯体内也没有松动的部分,不存在灯丝发光易烧、热沉积、光衰快等缺点,使用寿命可达5万到10万小时,比传统光源寿命长10倍以上。
  3、LED利环保:LED是一种绿色光源,环保效益更佳。光谱中没有紫外线和红外线,热量低和无频闪,无辐射,而且废弃物可回收,没有污染不含汞元素,冷光源,可以安全触摸,属于典型的绿色照明光源。
  LED光源工作特点
  照明用LED光源的VF电压都很低,一般情况下为2.75~3.8V,IF一般为15~1,400mA。因此,LED驱动IC的输出电压是VFxN或VFx1,IF保持恒流在15~1,400mA。LED灯具使用的LED光源有小功率(IF为15~20mA)和大功率(IF大于200mA)二种。小功率LED多用做制作LED日光灯、装饰灯、格栅灯。大功率LED被用来做家庭照明灯、射灯、水底灯、洗墙灯、路灯、隧道灯、汽车工作灯等。功率LED光源是低电压、大电流驱动的器件,其发光强度由流过LED的电流大小决定。电流过大会引起LED光衰减,电流过小会影响LED的发光强度。因此,LED的驱动需要提供恒流电源,以保证大功率LED使用的安全性,同时达到理想的发光强度。在LED照明领域,为体现出LED灯节能和长寿命的特点,正确选择LED驱动IC至关重要。没有好的驱动IC的匹配,LED照明的优势无法体现出来。
  LED灯具对低压驱动芯片的要求
  1、驱动芯片的标称输入电压范围应当满足直流8~40V,以覆盖较广的应用需要。耐压能力最好大于45V。当输入为交流12V或24V时,简单的桥式整流器输出电压会随电网电压波动,特别是当电压偏高时,输出直流电压也会偏高。如果驱动IC没有宽的输入电压范围,往往会在电网电压升高时会被击穿,从而烧毁LED光源。
2、驱动芯片的标称输出电流要求大于1.2~1.5A。作为照明用的LED光源,1W功率的LED光源的标称工作电流为350mA,3W功率的LED光源的标称工作电流为700mA。功率大的LED光源的需要更大电流,因此LED照明灯具选用的驱动IC必须有足够的电流输出,设计产品时也必须使驱动IC工作在满负荷输出的70~90%的最佳工作区域。使用满负荷输出电流的驱动IC在灯具狭小空间散热不畅,容易导致灯具发生疲劳和早期失效。
  3、驱动芯片的输出电流必须保持恒定,这样LED才能稳定发光,不会闪烁。同一批驱动芯片在同等条件下使用,其输出电流大小要尽可能一致,也就是离散性要小,这样在大批量自动化生产线上生产时才能保证有效和有序性。对于输出电流有一定离散性的驱动芯片,必选在出厂或投入生产线前进行分档挑选,调整PCB板上电流设定电阻的阻值大小,使之生产的LED灯具恒流驱动板对同类LED光源的发光亮度一致,以保持最终产品的一致性。
  4、驱动芯片的封装应有利于驱动芯片管芯的快速散热,如将裸片直接绑定在铜板上,并有一个引脚直接延伸到封装外,以便于直接焊接在PCB板的铜箔上迅速导热(图)。如果在类似4X4mm的芯片上要长时间通过300~1,000mA电流,则必然产生功耗并发热,因此,芯片本身的物理散热结构也非常重要。

驱动IC剖面图(左)和俯视图(右)
  5、驱动芯片抗EMI、噪声和耐高压的能力也关系到整个LED灯具产品能否顺利通过CE、UL等认证,因此在设计驱动芯片时就要选用先进的拓朴结构和高压生产工艺。
  6、驱动芯片的自身功耗要求小于0.5W,开关工作频率要求大于120Hz,以免发生工频干扰产生可见闪烁。
  总之,LED绿色照明促使驱动芯片向创新设计发展。LED灯具照明离不开驱动芯片,因此需要多功能LED光源驱动IC。如果LED灯具选用36V以下的交流电源,可以考虑非隔离供电;如果选用220V和100V交流电源,则应考虑隔离供电。直接使用交流100~220V的驱动芯片,因应用对体积的苛求要求,在技术上还有更高的要求、更大的难度,目前各国都在努力开发中。

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