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室內(nèi)照明用LED驅(qū)動IC技術的現(xiàn)狀與發(fā)展方向

作者: 時間:2011-07-28 來源:網(wǎng)絡 收藏
LED光源作為綠色、節(jié)能、省電、長壽命的第四代照明燈具而異軍突起、廣受關注、如火如荼迅速發(fā)展。目前的LED光源是低電壓(VF=2→3.6V)、大電流(IF=200→1500mA)工作的半導體器件,必須提供合適的直流電流才能正常發(fā)光。直流(DC)驅(qū)動DC LED光源發(fā)光的技術已經(jīng)越來越成熟,由于我們?nèi)粘U彰魇褂玫?span id="9awkryc" class=hrefStyle>電源是高壓交流電(AC100-220V),所以必須使用降壓的技術來獲得較低的電壓,常用的是變壓器或開關電源降壓,然后將交流電(AC)變換成直流電(DC),再變換成直流恒流源才能促使LED光源發(fā)光。

因此直流驅(qū)動LED光源的系統(tǒng)應用方案必然是:變壓器+整流或開關電源+恒流源。LED燈具里必然要有一定的空間來安置這個電源模塊,但是對于E27標準螺口的燈具來說空間十分有限,很難安置。無論是經(jīng)由變壓器+整流或是開關電源降壓,系統(tǒng)都會有一定量的損耗,DC LED燈具在交流、直流電之間轉換時約15~30%的電力被損耗,系統(tǒng)效率很難做到90%以上。如果能用交流電(AC)直接驅(qū)動LED光源發(fā)光,系統(tǒng)應用方案將大大簡化,系統(tǒng)效率將很輕松地達到90%以上。

由此看來LED驅(qū)動IC在LED燈具中是至關重要的器件。目前國內(nèi)照明LED 驅(qū)動 IC開發(fā)、生產(chǎn)廠家已有十多家。的特性要求是電流輸出的一致性與恒定性。目前國內(nèi)照明LED 驅(qū)動 IC產(chǎn)品技術都還是采用傳統(tǒng)的DC/DC降壓、升壓恒流的模式,和由PWM控制器組成的恒流源電路,目前這二類技術尚處在產(chǎn)品發(fā)展的初級階段,特別是限于低壓的晶圓片的生產(chǎn)工藝,影響日益需求量大的較高電壓應用。隨著照明應用領域的擴展正在向中高級和高度集成、多芯片封裝(CMC)技術方向發(fā)展。

LED光源應用的基本技術要素是必須滿足它的VF(正向電壓)和IF(正向電流)需求,VF是為LED光源建立一個正常的工作狀態(tài),IF是促使LED光源發(fā)光,其亮度與電流大小成正比;順應照明LED驅(qū)動IC技術的發(fā)展,LED驅(qū)動IC的輸入電壓(Vin)范圍將更寬廣(DC5C-45V),輸出恒流精度更高(1%);鑒于越來越多的LED燈具選用多顆大功率LED串聯(lián)應用技術,要求新一代LED驅(qū)動IC輸出耐壓提高到60V-100V,這就需要用高壓工藝來生產(chǎn)LED驅(qū)動IC的晶圓片;LED驅(qū)動IC輸出耐壓提高為它在汽車電子、汽車燈具、高光照明等高電壓要求的市場打開新的市場門路。

華潤矽威科技有限公司是比較早介入LED 驅(qū)動 IC設計生產(chǎn)的國內(nèi)集成電路設計公司,它的PT4115是一個典型的Vin寬電壓輸入(DC6V-30V)、大電流恒流輸出(1.2A)的DC/DC降壓LED 驅(qū)動 IC,PT4115 是一款連續(xù)電感、電流導通模式的降壓恒流源,它具有較寬的直流6V到30V輸入電壓范圍,擊穿電壓>45V,輸出200mA--1200 mA恒定直流,可滿足驅(qū)動點亮1-7顆串聯(lián)的大功率LED或N顆串并聯(lián)的小功率LED,驅(qū)動恒流大小可按應用方案設定。PT4115采用頻率抖動技術有效地改善EMI;采用從滿量程向下到零的PWM調(diào)光,安全可靠,調(diào)光比可達5000:1;采用SOT89-5的封裝,芯片的管芯(Die)可通過直接連通到封裝外的金屬板(Exposed PAD)散熱,導熱十分有效。PT4115內(nèi)部設置了過溫保護功能(TSD),以保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的工作。當IC 芯片溫度超出160℃,IC 即會進入TSD 保護狀態(tài)并停止電流輸出,而當溫度低于140℃ 時,IC即會重新恢復至工作狀態(tài)。PT4115可利用模擬調(diào)光的原理以及溫度對LED電流的負反饋實現(xiàn)LED燈具動態(tài)溫度控制,只要在調(diào)光端(DIM)加一熱敏電阻或PN結即可。加上整流橋PT4115可應用于交流12V、24V供電的LED燈具。PT4115的應用十分簡潔,周邊零件僅四個。PT4115的工作效率高達97%,是真正的綠色驅(qū)動IC。PT4115廣泛應用于使用LED燈的MR11、MR16、水底燈、路燈等各類LED燈具。為了有效地縮短LED燈具廠商的設計周期,華潤矽威一步到位的推廣模式向LED燈具廠商提供可直接用于MR16生產(chǎn)的DEMO板、電路圖、PCB板圖、BOM表,對初次使用客戶提供及時而周到的技術支持。

照明用LED 驅(qū)動IC

LED光源是一種長壽命光源,理論壽命可達50000小時,但是應用電路設計不合理、電路元器件選用不當、LED光源散熱不好,都會影響它的使用壽命。特別是在應用電路里,作為AC/DC整流橋的輸出濾波器的電解電容器,它的使用壽命在5000小時以下,這就成了制造長壽命LED燈具技術的攔路虎,唯一可行的先進解決方案是設計生產(chǎn)可以在應用電路里省去電解電容器的新一代LED驅(qū)動IC,日本タキオン新的LED驅(qū)動IC--TK5401設計無需在應用電路上使用電解電容器,壽命可達4-5萬小時,正好與LED壽命匹配。使用此款IC可使PCB板面積縮小至原來的40%,真真是節(jié)省了電源模塊的空間,這也是LED燈具設計所要斤斤計較的。

對新一代LED驅(qū)動IC的設計必須打破傳統(tǒng)的DC/DC拓撲結構設計理念,如采用恒功率、不采用磁滯控制的降壓型而采用定頻定電流控制、解決使用鹵素燈電子變壓器所產(chǎn)生的燈源閃爍和多燈并聯(lián)不亮問題等等;還必須解決LED驅(qū)動IC在多種應用電路中能過EMC、安規(guī)、CE、UL等認證;應用電路力求簡潔、使用元器件少也是客戶降低成本所夢寐以求,和市場競爭所必須的;隔離與非隔離的應用歷來是商家在安全與效率之爭焦點;提高PWM控制器的占空比等等。

0.5W-3W的LED光源與LED 驅(qū)動 IC集成在一個CMC封裝內(nèi)的新一代芯片已經(jīng)小批量生產(chǎn),顯示LED 驅(qū)動 IC正在向高度集成化的多芯片CMC封裝方向發(fā)展;可用交流電(AC)直接驅(qū)動發(fā)光的新一代、特殊拓撲結構AC LED光源生產(chǎn)技術的日趨成熟,將開創(chuàng)LED照明技術的又一新紀元。

IC廠家向最終用戶提供可直接用于生產(chǎn)的方案,使產(chǎn)業(yè)鏈的上、下游直接對接,省時省錢、快出產(chǎn)品廣受歡迎。

近幾年來集成電路生產(chǎn)廠家為更快地將集成電路新產(chǎn)品能在短時間內(nèi)能讓最終產(chǎn)品生產(chǎn)公司投入大批量生產(chǎn)應用,縮短客戶的設計周期,作為研發(fā)生產(chǎn)集成電路的上游企業(yè)紛紛加強最終產(chǎn)品應用端的系統(tǒng)應用方案的開發(fā),采用交鑰匙工程的模式,使購買主芯片的下游終端工廠能直接按此方案在短期內(nèi)生產(chǎn)可在短時間內(nèi)上市。如臺灣MTK提供選用其手機芯片可用于直接生產(chǎn)手機的系統(tǒng)方案;華潤矽威科技有限公司設計、生產(chǎn)LED 驅(qū)動 IC,并向LED燈具生產(chǎn)廠家提供可直接用于生產(chǎn)MR16、E27、PAR30、PAR38、日光燈的DEMO和電路圖、材料清單(BOM表)。這已成為生產(chǎn)集成電路的上游企業(yè)與生產(chǎn)最終產(chǎn)品的下游企業(yè)更緊密合作、共生存、共發(fā)展、共繁榮昌盛的必然趨勢。

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