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在LED照明領域，為體現出LED燈節能和長壽命的特點，正確選擇LED驅動IC至關重要。沒有好的驅動IC的匹配，LED照明的優勢無法體現出來。那么在選用LED驅動IC時，應該注意哪些性能指標和使用方法? LED照明燈具在近期得到飛躍的發展，LED作為綠色環保的清潔光源得到廣泛的認可。LED光源使用壽命長、節能省電、應用簡單方便、使用成本低，因而在家庭照明都將得到海量的應用。歐司朗光學半導體公司2008年調查統計，全球每年家庭照明燈座出貨量約為500億個。LED光源的技術日趨成熟，每瓦發光流明迅速增長，促使其逐年遞減降價。以1W LED光源為例，2008年春的價格已是2006年春的價格三分之一，2009年春將降至2006年的四分之一。 LED綠色燈具的海量市場和持續穩定數年增長需求將是集成電路行業繼VCD、DVD、手機、MP3之后的消費電子市場的超級海嘯! LED燈具的高節能、長壽命、利環保的優越性能獲得普遍的公認： 1. LED節能：直流驅動，超低功耗(單管0.03~1W)電光功率轉換接近100%，相同照明效果比傳統光源節能80%以上。 2. LED長壽命：LED光源被稱為長壽燈。固體冷光源，環氧樹脂封裝，燈體內也沒有松動的部分，不存在燈絲發光易燒、熱沉積、光衰快等缺點，使用壽命可達5萬到10萬小時，比傳統光源壽命長10倍以上。 3. LED利環保：LED是一種綠色光源，環保效益更佳。光譜中沒有紫外線和紅外線，熱量低和無頻閃，無輻射，而且廢棄物可回收，沒有污染不含汞元素，冷光源，可以安全觸摸，屬于典型的綠色照明光源。 LED光源工作特點： 照明用LED光源的VF電壓都很低，一般情況下為2.75~3.8V，IF一般為15~1,400mA。因此，LED驅動IC的輸出電壓是VFxN或VFx1, IF保持恒流在15~1,400mA。LED燈具使用的LED光源有小功率(IF為15~20mA)和大功率(IF大于200mA)二種。小功率LED多用做制作LED日光燈、裝飾燈、格柵燈。大功率LED被用來做家庭照明燈、射燈、水底燈、洗墻燈、路燈、隧道燈、汽車工作燈等。功率LED光源是低電壓、大電流驅動的器件，其發光強度由流過LED的電流大小決定。電流過大會引起LED光衰減，電流過小會影響LED的發光強度。因此，LED的驅動需要提供恒流電源，以保證大功率LED使用的安全性，同時達到理想的發光強度。在LED照明領域，為體現出LED燈節能和長壽命的特點，正確選擇LED驅動IC至關重要。沒有好的驅動IC的匹配，LED照明的優勢無法體現出來。 LED燈具對低壓驅動芯片的要求： 1. 驅動芯片的標稱輸入電壓范圍應當滿足直流8~40V，以覆蓋較廣的應用需要。耐壓能力最好大于45V。當輸入為交流12V或24V時，簡單的橋式整流器輸出電壓會隨電網電壓波動，特別是當電壓偏高時，輸出直流電壓也會偏高。如果驅動IC沒有寬的輸入電壓范圍，往往會在電網電壓升高時會被擊穿，從而燒毀LED光源。 2. 驅動芯片的標稱輸出電流要求大于1.2~1.5A。作為照明用的LED光源，1W功率的LED光源的標稱工作電流為350mA，3W功率的LED光源的標稱工作電流為700mA。功率大的LED光源的需要更大電流，因此LED照明燈具選用的驅動IC必須有足夠的電流輸出，設計產品時也必須使驅動IC工作在滿負荷輸出的70~90%的最佳工作區域。使用滿負荷輸出電流的驅動IC在燈具狹小空間散熱不暢，容易導致燈具發生疲勞和早期失效。 3. 驅動芯片的輸出電流必須保持恒定，這樣LED才能穩定發光，不會閃爍。同一批驅動芯片在同等條件下使用，其輸出電流大小要盡可能一致，也就是離散性要小，這樣在大批量自動化生產線上生產時才能保證有效和有序性。對于輸出電流有一定離散性的驅動芯片，必選在出廠或投入生產線前進行分檔挑選，調整PCB板上電流設定電阻的阻值大小，使之生產的LED燈具恒流驅動板對同類LED光源的發光亮度一致，以保持最終產品的一致性。 4. 驅動芯片的封裝應有利于驅動芯片管芯的快速散熱，如將裸片直接綁定在銅板上，并有一個引腳直接延伸到封裝外，以便于直接焊接在PCB板的銅箔上迅速導熱。如果在類似4x4mm的芯片上要長時間通過300~1,000mA電流，則必然產生功耗并發熱，因此，芯片本身的物理散熱結構也非常重要。 5. 驅動芯片抗EMI、噪聲和耐高壓的能力也關系到整個LED燈具產品能否順利通過CE、UL等認證，因此在設計驅動芯片時就要選用先進的拓樸結構和高壓生產工藝。 6. 驅動芯片的自身功耗要求小于0.5W，開關工作頻率要求大于120Hz，以免發生工頻干擾產生可見閃爍。總之，LED綠色照明促使驅動芯片向創新設計發展。LED燈具照明離不開驅動芯片，因此需要多功能LED光源驅動IC。如果LED燈具選用36V以下的交流電源，可以考慮非隔離供電;如果選用220V和100V交流電源，則應考慮隔離供電。直接使用交流100~220V的驅動芯片，因應用對體積的苛求要求，在技術上還有更高的要求、更大的難度，目前各國都在努力開發中。LED燈具的海量需求市場給所有集成電路設計公司再次成功的機會，如果能快速轉型，早出產品，則贏的機會多多。 來源：互聯網 ……一些必須知道LED調光知識 LED光源的調光應采用那種技術?我們如何掌握呢?要解答以上問題，首先我們要了解LED的伏安特性。 所謂LED的伏安特性，即是流過LED P-N結的電流隨電壓變化的特性，在示波器上能十分形象地展示這種變化(如圖1)，一根完整的伏安曲線包括正向特性與反向特性。通常，反向特性曲線變化較為陡峭，當電壓超過某個閾值時，電流會出現指數式上升，從而擊穿LED P-N結。而LED的正向電壓也是由其正向電流決定的。從LED的伏安特性(圖1)可知，正向電流的變化會引起正向電壓的相應變化，確切地說，正向電流的減小也會引起正向電壓的減小。所以在把電流調低的時候，LED的電壓也就跟著降低，這就會改變電源電壓和負載電壓之間的關系。 
因此從LED的伏安特性，我們可得知LED光源的調光不能夠簡單用降低LED的輸入電壓或輸入電流來實現，另外LED的正弦波的波形有別于白熾燈的波形，因此也不能簡單得通過改變其導通角，從而實現改變其有效值(有效調光)的目的。 為了讓大家更容易理解以上的觀點，舉例如下： 例如，在一個輸入為24V的LED燈具中，采用了8顆1W的大功率LED串聯起來。在正向電流為350mA時，每個LED的正向電壓是3.3V，那么8顆串聯就是26.4V，因此負載電壓比輸入電壓高，所以應該采用>24V的恒流源。但是，為了要調光，把電流降到100mA，這時候的正向電壓只有2.8V，8顆串聯為22.4V，負載電壓就變成低于輸入電壓，這樣>24V的恒流源就根本無法工作，最后LED就會出現閃爍現象。 這時你可能會選用可降壓型(寬電壓)恒流源，例如10V-30V恒流源來進行調光，但是這種可降壓型(寬電壓)恒流源如果調到一個低的正向電壓，LED的負載電流也變得很低，因此降壓比非常大，超出了這種可降壓型(寬電壓)恒流源的正常工作范圍，也會使它無法工作而產生閃爍。另外可降壓型(寬電壓)恒流源長時間工作于低亮度，會使可其效率降低及溫升增高而無法工作，因為可降壓型(寬電壓)恒流源的效率是和降壓比有關的，降壓比越大，效率越低，損耗在芯片上的功耗越大，從而會損害恒流源及LED光源的壽命。很多人因為不了解其中的問題，還總要去從調光的電路里去找問題，那是徒勞無益的。 普通的白熾燈和鹵素燈通常采用可控硅來調光。因為白熾燈和鹵素燈是一個純電阻器件，它不要求輸入電壓一定是正弦波，因為它的電流波形永遠和電壓波形一樣，所以不管電壓波形如何偏離正弦波，只要改變輸入電壓的有效值，就可以調光。 然而可控硅調光對LED光源的調節會產生意想不到的問題，那就是輸入端的LC濾波器會使可控硅產生振蕩，這種振蕩對于白熾燈是無所謂的，因為白熾燈的熱慣性使得人眼根本看不出這種振蕩，但是對于LED的驅動電源就會產生音頻噪聲和閃爍。另外可控硅調光會破壞正弦波的波形，從而降低了其功率因素值(通常低于0.5)，因此可控硅調光大大降低了LED的系統效率。而且可控硅調光的波形加大了諧波系數，非正弦的波形會在線路上產生嚴重的干擾信號(EMI)污染電網，嚴重的會使電網癱瘓。 讀到此處，你可能會問：“降低電壓或電流及可控硅調光方式都不適合LED光源調光，那么什么方式才是最合適的呢?”。 是模擬(1-10V)調光方式嗎?不是。模擬調光面臨著一個嚴峻的挑戰，這就是輸出電流精度。幾乎每個LED驅動都要用到某種串聯電阻來辨別電流，而模擬(1-10V)調光驅動中的容差、偏移和延遲導致了一個相對固定的誤差, 這樣就會反過來降低輸出電流的精度，最終輸出電流無法指定、控制或保證。因此保證LED光源的調光效果，其中重要的一點是在一個閉環系統中降低輸出電流誤差，提高電流精確度。 PWM(脈寬調制)調光方式可以很好的解決以上問題，因為LED是一個二極管，它可以實現快速開關，它可允許的開關速度可以高達微秒以上，是任何發光器件所無法比擬的。因此，只要把電源改成脈沖恒流源，用改變脈沖寬度的方法，就可以改變其亮度，這種方法稱為脈寬調制(PWM)調光法。這種調光方式就像一個以高達微秒以上開關的水閘，由于該水閘開關頻率很快，快到我們無法用肉眼識別其開關的狀態，其結果是我們只能夠通下游水量的多少，才能識別其開關頻率的快慢。另外由于該水閘改變的是輸出水流的占空比(水流有效流量)，不改變水流的瞬間水壓及瞬間流量，因此該水閘的高達微秒以上開關動作不會影響水力發電的工作，因為瞬間水壓及瞬間流量不變，改變的是下流的水量及發電的總量。因此，以此類推PWM(脈寬調制)調光方式不改變輸入LED PN結的瞬間電壓及瞬間電流，改變的是輸出電流的占空比，從而改變其亮度。 因此，LED PWM(脈寬調制)調光方式還有以下的優點： 1、不會產生任何LED色譜偏移，因為LED始終工作在滿幅度電流和0之間。 2、有極高的調光精確度，因為脈沖波形完全可以控制到很高的精度，所以很容易實現萬分之一的精度。 3、即使在很大范圍內調光，也不會發生閃爍現象。因為不會改變恒流源的工作條件(升壓比或降壓比)，更不可能發生過熱等問題。 4、可以和數字(DALI/DSI/DMX 512)控制技術相結合來進行控制，因為數字控制信號很容易變換成為一個PWM信號。 雖然LED PWM(脈寬調制)調光方式有很多優點，但是需要注意以下兩個問題： 1、脈沖頻率的選擇，因為LED是處于快速開關狀態，假如工作頻率很低，人眼就會感到閃爍。為了充分利用人眼的視覺殘留現象，它的工作頻率應當高于100Hz，最好為200Hz。 2、消除調光引起的嘯聲，雖然200Hz以上人眼無法察覺，可是一直到20kHz卻都是人耳聽覺的范圍。這時候就有可能會聽到絲絲的聲音。解決這個問題有兩種方法，一是把開關頻率提高到20kHz以上，跳出人耳聽覺的范圍。另一種方法是找出發聲的器件而加以處理。 目前已經有些生產LED可調光電源，驅動器及數字控制系統的廠家已經很好得解決了上述問題，如銳高(Tridonic)公司的LED可調光電源及驅動器都采用PWM(脈寬調制)調光技術(圖2)，其控制信號均采用DALI(數字可尋址的照明接口)技術,并結合數字照明控制系統，實現全數字化的LED控制產品線。另外TRIDONIC(銳高)最新的基于PL-LED技術的LED光引擎產品(圖3)。PL-LED是指TRIDONIC的LED熒光粉創新技術，該技術可以實現在同一LED光源內顏色及色溫的變化，同時可以通過軟件選定固定的色溫(例如：2700K-6200K)或顏色(例如：RGB)并進行調光控制，目前LED應用數字調光技術的最高境界。
圖二 LED可調光電源
圖三 LED光引擎產品 好的LED光源調光技術需要有好的LED控制信號技術來匹配及配合，才能成為一個行之有效，穩定可靠的系統。之前提到了LED PWM(脈寬調制)調光方式有一個突出的優點，數字控制信號很容易變換成為一個PWM信號。而在照明的數字控制信號中，DALI(數字可尋址的照明接口)有著其他照明數字控制信號無可比擬的優越性，且也是目前數字控制信號應用在照明行業的主流，開放的國際標準。因此PWM(脈寬調制)調光方式與DALI(數字可尋址的照明接口) 的匹配可謂是“好馬配好鞍”，各自發揮著自身的優勢，PWM(脈寬調制)調光技術解決好LED光源的最終調光難題，DALI(數字可尋址的照明接口)技術解決了每個LED燈具的控制，反饋及組網。 DALI(數字可尋址的照明接口)技術的最大特點是單個燈具具有獨立地址，通過DALI系統軟件可對單燈或任意的燈組進行精確的調光及開關控制，不論這些燈具在強電上是同一個回路或不同回路。即照明控制上與強電回路無關，DALI系統軟件可對同一強電回路或不同回路上的單或多個燈具進行獨立尋址，從而實現單獨控制和任意分組。這一理念為照明控制帶來極大的靈活性，用戶可根據需要隨心所欲地設計滿足其需求的照明方案，甚至在安裝結束后的運行過程中仍可任意修改控制要求，而無須對線路做任何改動。
圖四 LED數字(DALI)調光接口 銳高(Tridonic)公司在1991年推出了世界第一款數字調光技術DSI接口(Digital Serial interface)技術，而DALI是在 DSI接口(Digital Serial interface)技術的基礎上發展起來的目前最新型的可調光數字技術，2000年銳高(Tridonic)公司匯同其他的制造商制訂了DALI的工業標準，并納入IEC60929，保證不同的制造廠生產的DALI設備能全部兼容，并于2001年成立世界DALI協會。通過DALI技術的推出及應用，目前DALI已成為歐洲數字調光的主流標準。 中國照明網技術論文·照明設計與工程 以下是PWM(脈寬調制)調光方式結合DALI(數字可尋址的照明接口)的應用優勢 1、設計簡單易行： 設計中只要通過數字信號接口相互連接，并聯到2芯控制線上。所有分組和場景均可在安裝調試時通過計算機軟件編程，不僅節約了布線成本，對于設計修改、重新布局和分隔也只需更改軟件設置而不需重新布線，非常簡單易行。 2、安裝簡單經濟： DALI控制線對線材無特殊要求，安裝時也無極性要求，只要求主電源線與控制線隔離開，控制線無需屏蔽，要注意的是當控制線上電流在250mA，線長300米時壓降不超過2V。控制線和電源線可并行，無需另外埋線。設計緊湊的控制組件無需專門的控制柜，因此安裝簡便且經濟。 3、操作簡單方便： DAL I 控制接口的PWM LED驅動器可自動處理燈絲預熱， 點燃，調光、開關，故障檢測等功能，用戶界面是十分友好的，用戶無需對此理解很深就能操作控制，如發送一個改變現行場景的命令，各個相關的LED驅動器根據現行亮度與場景要求亮度之差，各自計算調光速率以達到所有LED光源都同步調光到要求的場景亮度。 4、控制精確可靠： DALI為數字信號，不同于模擬信號，1010的信號可以實現無擾動控制，不會因長距離壓降而使得控制信號失真，因此即使DALI數字信號控制線與強電線同走一條線管也不會受干擾。DALI信號是雙向傳輸，不但可前向傳輸控制命令，也會將LED驅動器的狀態、故障信息、開關，實際亮度值的信息反饋回系統。 5、應用范圍廣泛： 如今，DALI接口已不僅僅限用于熒光燈鎮流器調光，各種鹵鎢燈電子變壓器，氣體放電燈電子鎮流器，LED也采用了DALI接口調光;控制設備還包括：無線電接收器、繼電器開關輸入接口。各種按鍵控制面板、包括LED顯示面板都已具有DALI接口，這將使DALI的應用越來越廣，控制器從最小的一間辦公室擴大到多間房間的辦公大樓，從單個商店擴大到星級酒店。 總結 雖然現階段的LED調光應用比較混亂，并且還有著一些問題和障礙，但無可否認LED調光的應用前景是光明的。只要我們保持著嚴謹的態度，科學的方式及負責任的心態發展LED調光技術,去推廣LED調光技術,去用好LED調光技術,那么LED調光產品帶給我們的好處，帶給照明行業的好處，帶給人類的好處就在不遠的將來。 來源：銳高照明電子 |
