LED照明驅(qū)動(dòng)芯片選用技巧延長(zhǎng)LED光源壽命

LED照明燈具在近期得到飛躍的發(fā)展，LED作為綠色環(huán)保的清潔光源得到廣泛的認(rèn)可。LED光源使用壽命長(zhǎng)、節(jié)能省電、應(yīng)用簡(jiǎn)單方便、使用成本低，因而在家庭照明都將得到海量的應(yīng)用，歐司朗光學(xué)半導(dǎo)體公司2008年調(diào)查統(tǒng)計(jì)，全球每年家庭照明燈座出貨量約為500億個(gè)。

　　LED光源的技術(shù)日趨成熟，每瓦發(fā)光流明迅速增長(zhǎng)，促使其逐年遞減降價(jià)。以1WLED光源為例，2008年春的價(jià)格已是2006年春的價(jià)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(chǎng)和持續(xù)穩(wěn)定數(shù)年增長(zhǎng)需求將是集成電路行業(yè)繼VCD、DVD、手機(jī)、MP3之后的消費(fèi)電子市場(chǎng)的超級(jí)海嘯!

　　LED燈具的高節(jié)能、長(zhǎng)壽命、利環(huán)保的優(yōu)越性能獲得普遍的公認(rèn)。

　　1.LED高節(jié)能：直流驅(qū)動(dòng)，超低功耗(單管0.03~1W)電光功率轉(zhuǎn)換接近100%，相同照明效果比傳統(tǒng)光源節(jié)能80%以上。

　　2.LED長(zhǎng)壽命：LED光源被稱為長(zhǎng)壽燈。固體冷光源，環(huán)氧樹(shù)脂封裝，燈體內(nèi)也沒(méi)有松動(dòng)的部分，不存在燈絲發(fā)光易燒、熱沉積、光衰快等缺點(diǎn)，使用壽命可達(dá)5萬(wàn)到10萬(wàn)小時(shí)，比傳統(tǒng)光源壽命長(zhǎng)10倍以上。

　　3.LED利環(huán)保：LED是一種綠色光源，環(huán)保效益更佳。光譜中沒(méi)有紫外線和紅外線，熱量低和無(wú)頻閃，無(wú)輻射，而且廢棄物可回收，沒(méi)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(diǎn)

　　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(qū)動(dòng)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(lái)做家庭照明燈、射燈、水底燈、洗墻燈、路燈、隧道燈、汽車(chē)工作燈等。功率LED光源是低電壓、大電流驅(qū)動(dòng)的器件，其發(fā)光強(qiáng)度由流過(guò)LED的電流大小決定。電流過(guò)大會(huì)引起LED光衰減，電流過(guò)小會(huì)影響LED的發(fā)光強(qiáng)度。因此，LED的驅(qū)動(dòng)需要提供恒流電源，以保證大功率LED使用的安全性，同時(shí)達(dá)到理想的發(fā)光強(qiáng)度。在LED照明領(lǐng)域，為體現(xiàn)出LED燈節(jié)能和長(zhǎng)壽命的特點(diǎn)，正確選擇LED驅(qū)動(dòng)IC至關(guān)重要。沒(méi)有好的驅(qū)動(dòng)IC的匹配，LED照明的優(yōu)勢(shì)無(wú)法體現(xiàn)出來(lái)。

　　LED燈具對(duì)低壓驅(qū)動(dòng)芯片的要求

　　1.驅(qū)動(dòng)芯片的標(biāo)稱輸入電壓范圍應(yīng)當(dāng)滿足直流8~40V，以覆蓋較廣的應(yīng)用需要。耐壓能力最好大于45V。當(dāng)輸入為交流12V或24V時(shí)，簡(jiǎn)單的橋式整流器輸出電壓會(huì)隨電網(wǎng)電壓波動(dòng)，特別是當(dāng)電壓偏高時(shí)，輸出直流電壓也會(huì)偏高。如果驅(qū)動(dòng)IC沒(méi)有寬的輸入電壓范圍，往往會(huì)在電網(wǎng)電壓升高時(shí)會(huì)被擊穿，從而燒毀LED光源。

　　2.驅(qū)動(dòng)芯片的標(biāo)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(biāo)稱工作電流為350mA，3W功率的LED光源的標(biāo)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(qū)動(dòng)IC必須有足夠的電流輸出，設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)也必須使驅(qū)動(dòng)IC工作在滿負(fù)荷輸出的70~90%的最佳工作區(qū)域。使用滿負(fù)荷輸出電流的驅(qū)動(dòng)IC在燈具狹小空間散熱不暢，容易導(dǎo)致燈具發(fā)生疲勞和早期失效。

　　3.驅(qū)動(dòng)芯片的輸出電流必須保持恒定，這樣LED才能穩(wěn)定發(fā)光，不會(huì)閃爍。同一批驅(qū)動(dòng)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(dòng)化生產(chǎn)線上生產(chǎn)時(shí)才能保證有效和有序性。對(duì)于輸出電流有一定離散性的驅(qū)動(dòng)芯片，必選在出廠或投入生產(chǎn)線前進(jìn)行分檔挑選，調(diào)整PCB板上電流設(shè)定電阻的阻值大小，使之生產(chǎn)的LED燈具恒流驅(qū)動(dòng)板對(duì)同類(lèi)LED光源的發(fā)光亮度一致，以保持最終產(chǎn)品的一致性。

　　4.驅(qū)動(dòng)芯片的封裝應(yīng)有利于驅(qū)動(dòng)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(gè)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(dǎo)熱(圖)。如果在類(lèi)似4X4mm的芯片上要長(zhǎng)時(shí)間通過(guò)300~1,000mA電流，則必然產(chǎn)生功耗并發(fā)熱，因此，芯片本身的物理散熱結(jié)構(gòu)也非常重要。

　　5.驅(qū)動(dòng)芯片抗EMI、噪聲和耐高壓的能力也關(guān)系到整個(gè)LED燈具產(chǎn)品能否順利通過(guò)CE、UL等認(rèn)證，因此在設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)芯片時(shí)就要選用先進(jìn)的拓樸結(jié)構(gòu)和高壓生產(chǎn)工藝。

　　6.驅(qū)動(dòng)芯片的自身功耗要求小于0.5W，開(kāi)關(guān)工作頻率要求大于120Hz，以免發(fā)生工頻干擾產(chǎn)生可見(jiàn)閃爍。

　　總之，LED綠色照明促使驅(qū)動(dòng)芯片向創(chuàng)新設(shè)計(jì)發(fā)展。LED燈具照明離不開(kāi)驅(qū)動(dòng)芯片，因此需要多功能LED光源驅(qū)動(dòng)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(yīng)考慮隔離供電。直接使用交流100~220V的驅(qū)動(dòng)芯片，因應(yīng)用對(duì)體積的苛求要求，在技術(shù)上還有更高的要求、更大的難度，目前各國(guó)都在努力開(kāi)發(fā)中。LED燈具的海量需求市場(chǎng)給所有集成電路設(shè)計(jì)公司再次成功的機(jī)會(huì)，如果能快速轉(zhuǎn)型，早出產(chǎn)品，則贏的機(jī)會(huì)多多。