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上海龙茂微电子公司

上海龙茂微电子公司. LED 恒流驱动的类型 特性和应用 上海龙茂微电子有限公司 茅于海 2009/4. www.long-mao.com.cn. LED 为什么需要恒流驱动（ 1 ）. 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！. 3.3V 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 为什么要恒流驱动 (2).

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Presentation Transcript

  1. 上海龙茂微电子公司 LED 恒流驱动的类型 特性和应用 上海龙茂微电子有限公司 茅于海 2009/4 www.long-mao.com.cn

  2. LED为什么需要恒流驱动（1） 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！ 3.3V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

  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LED • x1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(10x3W) • 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 (2x10x3W) • 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 • 100W LED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 PWM可调光 控制器 PWM调光恒流模组 SLM 2842Sd LED 灯具 太阳能 电池板 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 蓄电池

  29. 智能型PWM可调光节能效益 功率输出 可减小太阳能电池板面积达40%以上 全程满功率 全智能PWM调光(省40%以上) 100% 半夜半功率(省25%) 后半夜1/4功率(省31.25%) 时间 半夜 后半夜

  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 240WLED路灯驱动方案 SLM2842J,60W 降压型恒流模块 240W AC/DC, 恒压开关电源 36V 220VAC SLM2842J,60W 降压型恒流模块 SLM2842J,60W 降压型恒流模块 SLM2842J,60W 降压型恒流模块

  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，47-63Hz 2. 输出恒流：0.35A-1A 3. 输出功率：<50W 4. 效率：90% 5. 功率因素：0.93 6. 尺寸：25x230x10mmm

  39. 隔离型反激式+DC恒流模块 SLM3630 30W隔离型恒流源 1. 输入交流：90－265VAC，47Hz-63Hz 2. 输出直流恒流：恒定为1A 3. 恒流精度：25uA/V 4. 负载能力：10串3并1瓦LED，共30W 5. 最高效率：85％ 6. 尺寸：120x75x35mm ７．防水等级：ＩＰ６７

  40. 上海龙茂微电子有限公司 谢谢大家!

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