LED应用电路研发设计思路
近两年随着LED技术的迅速发展和能源的紧张,LED被广泛应用到信息显示、交通信号灯、背光源、汽车用灯、半导体照明、室外广告灯饰、景观照明等领域,被誉为21世纪的绿色照明产品。LED涉及的产业也蕴藏着巨大的发展潜力,专家预言在未来几年LED将作为主流照明光源,就像晶体管取代电子管一样,大势所趋、不可阻挡。目前,国内LED产业链发展比较成熟,LED产业上游包括原材料和衬底等环节,中游包括外延和芯片等环节,下游包括封装、应用等环节。目前我国LED产业集中在产业链下游,企业规模小,研发能力不强,企业众多,与国外技术水平差距较小,难以形成独特竞争力。我国上游产业企业与国际先进水平比较,整体上一般芯片的亮度、发光效率、抗静电能力、抗漏电能力以及品质控制水平与国际厂家仍有差距,同时能满足市场需要且规模化生产的企业少。面对火爆的LED市场我们究竟要做些什么?
LED照明应用中存在的优势及问题
作为一种快速发展的新型光源,LED具有以下几方面的特征
1、环保:不含汞等有害气体、没有污染,光谱没有辐射,其废弃物可回收,是典型的绿 色光源;2、节能:LED作为半导体发光灯,其电能消耗仅相当于传统霓虹灯的20%左右。3、寿命长:理论使用寿命长达10万小时,可靠、维护成本低;4、使用电压低:工作电压一般在几伏以下,便于应用在可靠性和安全性高的场合。
LED在照明中的优势:
1、采用低电压供电-无高压环节,成本低,可靠性高;2、符件简单无启动器、镇流器或超高压变压器;3、结构简单具有固体光源的最大优点,不充气,无玻璃外 壳,无气体密封问题,耐冲击;4、可控性好响应时间快(微秒数量级),可反复频繁亮灭,基本无惰性,不会疲倦;5、色彩纯厚由半导体PN结自身产生色彩,纯正、浓厚;6、色彩丰富三基色加数码技术,可演变任意色彩,7、轻质结构节材、对灯具强度和刚度要求较低;8、体积小巧大的LED灯具由LED组成,最小的LED仅为平方毫米数量级或更小;9、可塑性好LED光源的精巧,使LED能适应各种几何尺寸和不同空间大小的装饰和照明要求,诸如:点、线、面、球、异型式,乃至任意艺术造型的灯光雕塑。
散热设计
1、最短的热传到路径,减小热传导阻力;2、增大相互传导面积,增加热传到速度;3、合理的计算设计散热面积;4、有效的利用热容量效应。
输出驱动电压选择:20W以内市电驱动时48V左右比较合适;较大的功率市电驱动输出电压36V左右最合适;离线式照明大部分是12V和24V电压。
特点:
基于串并联安全考虑出负载合适的驱动电压值,尽量统一电压值减小电源设计规格成本;基于安规规定,产品设计要符合认证要求,流峰值超过42.4Vac或直流超过60Vdc的电压 ;从解决LED照明市场大规模上量的技术和品质问题考虑。
最高效率后端驱动方式
当输出电压在48V左右时,低压差线性恒流器件恒流效率高达99%,恒流精度±3%以内,不受任何外围器件影响;当输出电压在36V左右时,低压差线性恒流器件恒流效率高达98.6%,恒流精度±3%以内,不受任何外围器件影响; 就算在离线式照明部分,较低的电压12V和24V,也分别有96%和98%的效率;功率大小效率是相等的。
特点:
最高效的驱动恒流架构;最高精度的恒流方式,受外围器件影响最小 ;简洁、方便、实用。
恒流消耗的功耗已达到可以忽略的程度
在深圳CYT公司实验室,我们已经验证到后端恒流效率达到99.99375 %,到了可以完全忽略的地步;
未来我们用1年时间完成这一设计成就,十多人的IC设计团队和强有力的电源厂家合作,会尽快完成这一目标。
AC-DC设计
开关电源发展到今天是多年积累的结果,短期内AC-DC直接恒流不可突破;恒压和恒流是矛和盾的关系,必须要分开考虑;恒流源负载调整率是1%(mA)/V,达不到恒流效果;想法越多成本越高,与风险成正比。
特点:
要合理的利用现有的开关电源资源,是最经济的;恒压和恒流技术结合是必然的;在稳定的产品技术上创意才是有效的。
LED组合化封装是未来发展趋势
模组的组合设计能有效的降低一次性封装成本;分散的封装形式有利于减低散热设计成本;选择国产的铝基PCB板材;便于光学设计;电源设计简化;封装形式多样;有利增强国产LED竞争力。电源的成熟需要时间,有些关于LED电源的宣传你敢相信吗?先恒压,再线性恒流,一定是LED照明驱动方式未来市场主流!相信未来LED会得到更广泛的应用。
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