LED照明设计基础知识.doc

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1、LED关键基础知识大全LED作为新一代的绿色光源技术，其拥有白炽灯所不具备的高度节能性，同时LED产品在色彩及造型上也更丰富更具可犁造性。目前LED灯具已广泛应用到室内照明、室外照明、景观工稈等多个领域，其节能性得到了社会的一致好评。LED取代白炽灯，已经成为照明灯具产业不可逆转的潮流。与普通白炽灯相比，同瓦数的LED灯具发光效率是白炽灯的8倍以上，因此虽然LED照明产品的功率都比较小，但是却能的白炽灯一样，发出高亮度的光芒。不过由于LED照明设计涉及光学、电学、热学以及T业美学知识，因此它是名副其实的跨学科多领域知识融合的新技术，本文介绍了LE

2、D照明的关键基础知识，可以帮助LED照明领域工程师打好设计基础，提升设计技巧。LED照明设计基础知识•安森美培训资料发光二极管(LED)继在屮小尺寸屏幕的便携产品背光等应用获大量采用后,随着它发光性能的进一步提升及成木的优化,近年来己迈入通用照明领域，如建筑物照明、街道照明、景观照明、标识牌、信号灯、以及住宅内的照明等，应用可谓方兴耒艾。另一方面，LED照明设计也给包括屮国T稈师在内的T程社群带来了挑战，这不仅因为LED照明的应用范围非常广泛，应用的功率等级、可以采用的驱动电源种类及电源拓扑结构等，也各不相同。T程师们迫切需要系统地学习及了解更多

3、有关LED照明设计的基础知识。有鉴于此，安森美半导体的产品应用总监BernieWeir先生近期专门撰写相关培训资料，为丁程师们传授相关的设计基础知识，内容涉及LED驱动器的通用要求、电源拓扑结构、功率因数校正、电源转换能效和驱动器标准，以及可靠性和使用寿命等其它问题，方便他们更好地设计入门及提高，从而更好地服务于LED照明市场。限于篇幅，木文是该培训资料的摘要介绍。一、LED驱动器通用要求驷动LED面临着不少挑战，如正向电压会随着温度、电流的变化而变化，而不同个体、不同批次、不同供应閤的LED正向电压也会有差异；另外，LED的“色点,迪会随着电流

4、及温度的变化而漂移。另外，应用屮通常会使用多颗LED,这就涉及到多颗LED的排列方式问题。各种排列方式中，首选驱动串联的单串LED,因为这种方式不论正向电压如何变化、输出电ffi(Vout)如何“漂移”，均提供极佳的电流匹配性能。当然，用户也可以采用并联、串联■并联组合及交叉连接等其它排列方式，用于需要“相互匹配的TED正向电压的应用，并获得其它优势。如在交叉连接屮,如果其屮某个LED因故障开路，电路屮仅有1个LED的驱动电流会加倍，从而尽量减少对幣个电路的影响。>>串-并联LED交叉连接图1：常见的LED排列方式LED的排列方式及LED光源的规

5、范决定着基木的驱动器要求。LED驱动器的主要功能就是在一定的工作条件范围下限制流过LED的电流，而无论输入及输出电压如何变化。LED驱动器基木的工作电路示意图如图2所不，其屮所谓的“隔离”表示交流线路电压与LED(即输入与输出)之间没有物理上的电气连接，嚴常用的是采用变压器来电气隔离，而“非隔离''则没有采用高频变压器来电气隔离。图2：LED驱动器的基本工作电路示意图。值得一提的是，在LED照明设计屮，AC-DC电源转换与恒流驱动这两部分电路可以采用不同配置：1)報体式(integral)配置，即两者融合在一起，均位于照明灯具内，这种配置的优势包

6、括优化能效及简化安装等；2)分布式(distributed)配置，即两者单独存在，这种配置简化安全考虑，并增加灵活性。LED驱动器根据不同的应用要求，可以采用恒定电压(CV)输出工作，即输岀为一定电流范围下钳位的电压；也可以采用恒定电流(CC)输出工作，输出的设计能严格限定电流；也可能会采用恒流恒圧(CCCV)输出T作，即提供恒定输出功率，故作为负载的LED的正向电压确定其电流。总的来看，LED照明设计需要考虑以下儿方面的因索：九输出功率：涉及LED正向电压范围、电流及LED排列方式等入电源：AC-DC电源、DC-DC电源、直接采用AC电源驱动九

7、功能要求：调光要求、调光方式(模拟、数字或多级)、照明控制入其他要求：能效、功率因数、尺寸、成本、故障处理(保护特性)、要遵从的标准及可靠性等入更多考虑因素：机械连接、安装、维修/替换、寿命周期、物流等二、LED驱动电源的拓扑结构采用AC-DC电源的LED照明应用中，电源转换的构建模块包括二极管、开关(FET)、电感及电容及电阻等分立元件用于执行备白功能，而脉宽调制(PWM)稳压器用于控制电源转换。电路中通常加入了变压器的隔离型AC-DC电源转换包含反激、正激及半桥等拓扑结构，参见图3,其小反激拓扑结构是功率小于30W的中低功率应用的标准选择，而

8、半桥结构则最适合于提供更高能效/功率密度。就隔离结构中的变压器而言，具尺寸的大小与开关频率有关，且多数隔离mLED驱动器基木上采川“电了