浅谈LED照明电源设计的核心难题

By | 2020年7月24日

正在LED照明电源设计中,存正在如下几个设计难题:电解电容寿命与LED没有相婚配、LED灯闪动的常见缘由与解决方法、PWM 调光对LED的寿命有何影响、行使TRIAC调光调控LED亮度的潜正在成绩。安森美半导体初级使用工程司理郑宗前正在文中针对这些成绩的发作缘由息争决办法开展阐述。

 电解电容寿命与LED没有相婚配的成绩

LED照明的一个首要的思考要素,就是LED驱动电路与LED自身的工作寿命应该可以相提并论。尽管影响驱动电路牢靠性的要素有不少,但此中电解电容对总体牢靠性有至关首要的影响。为了延伸零碎工作寿命,需求有针对性地剖析使用中的电容,并抉择失当的电解电容。

实际上,电解电容的无效工作寿命正在很年夜水平上受环境温度及由作用正在外部阻抗上的纹波电流招致的外部温升影响。电解电容制作商提供的电解电容额外寿命是依据暴露正在最高额外温度环境及施加最年夜额外纹波电流前提下患上出的。正在105°C时典型电容额外寿命多是5,000小时,电容所实际蒙受的工作应力相比额外电平越低,无效工作寿命也就越长。因而,一方面,抉择额外工作寿命长及可以接受高额外工作温度的电解电容当然可以延伸工作寿命。另外一方面,依据实际的应力以及工作温度,依然能够抉择较低额外工作温度以及额外寿命的电容,从而提供更低老本的处理计划;换个角度说,正在设计中思考放弃适当的应力以及工作温度,能够无效地延伸电解电容的工作寿命,使其更能与LED寿命相婚配。

举例来讲,安森美半导体合乎“动力之星”固态照明规范的离线型LED驱动器GreenPoint®参考设计抉择了松下的ECA-1EM102铝电解电容,其额外值为1,000µF、25 V、850 mA、2,000小时及85°C。正在假设50°C环境温度前提下,这电容的可用寿命超越12万小时。因而,全力使LED驱动电路工作正在适合的温度前提并妥帖解决散热成绩,就能完成LED驱动电路与LED工作寿命的婚配成绩。

总的来看,假如LED驱动电路中必需应用电解电容,那就必需致力管制电容所受的使用力及工作温度,从而最年夜水平延伸电容工作寿命,以期与LED寿命婚配;另外一方面,设计职员也应该尽可能地防止应用电解电容。

 LED灯闪动的常见缘由与解决方法

 通一般人眼可以感知到频次达70 Hz的光闪动,高于这个频次则没有会感知。故正在LED照明使用中,假如脉冲旌旗灯号呈现频次低于70 Hz的低频重量,人眼就会感触到闪动。当然,正在详细使用中,有多种要素可能招致LED灯闪动。例如,正在离线式低功率LED照明使用中,一种常见的电源拓扑构造是隔离型反激拓扑构造。以安森美半导体合乎“动力之星”固态照明规范的8 W离线型LED驱动器GreenPoint®参考设计为例,因为反激稳压器的正弦方波功率转换并未给高级偏偏置提供恒定能量,静态自供电(DSS)电路可能会激活并诱发光闪动。为了不这个成绩,必需使高级偏偏置可以正在每一个半周期局部放电,相应地,需求失当抉择形成这偏偏置电路的电容以及电阻的量值。

另外,即便是正在应用提供极佳功率因子校对、支持TRIAC调光的LED驱动使用中,也要求电磁滋扰(EMI)滤波器。由TRIAC阶跃(step)惹起的瞬态电流会激起EMI滤波器中电感以及电容的天然谐振。假如这谐振特点招致输出电流降至TRIAC维持电流之下,TRIAC将会封闭。长久延时后,TRIAC通常又会导通,激起一样的谐振。正在输出电源波形的一个半周期内,这系列事情可能会反复屡次,从而构成可见的LED闪动。为了应答这个成绩,TRIAC调光的一项要害要求就是EMI滤波器的输出电容极低,且这电容要可以经过TRIAC及绕线阻抗解耦。依据公式,调光模块中电容减小的话,就可以增年夜谐振电路的电阻,原理上就克制振荡,规复想要的电路工作。

 PWM 调光对LED的寿命有何影响

LED自身的寿命很长,PWM调光其实不会损及LED的预期寿命;乃至因为PWM调光协助减小LED发烧量,实际上还能协助延伸LED预期寿命。当然,正在零碎设计中,需求无效地检测及管制LED温度,保障LED牢靠工作,表现其短命命以及低保护老本的劣势。

行使TRIAC调光调控LED亮度的潜正在成绩

 以后TRIAC调光是一种颇受市场欢送的调光形式。TRIAC调光器最后是为白炽灯设计的,但诸如安森美半导体这样的抢先供给商也推出了支持TRIAC调光的LED驱动器,十分适宜正在LED照明中提供TRIAC调光。但这类形式也有其局限所正在,如添加电路复杂性、影响功率因子、调光级别绝对无限等成绩。安森美半导体身为使用于绿色电子产物的重要高功能、高能效硅计划供给商,最新推出了用于室第及贸易LED照明使用的LED驱动器NCL30000。这器件应用临界导电模式(CrM)反激架构,以单段式拓扑构造提供高于0.95的功率因子,故又省却直流-直流(DC-DC)转换段,简化了电路。这器件即便正在低电平常也提供极高能效,合乎各类标准要求及全体零碎光效要求。另外,这器件兼容于前沿TRIAC调光器及尾沿晶体管调光器,视乎所用的调光器,LED光输入可调至低于2%,提供优良的调光功能。