剖析直流電驅動LED發光技術應用

　　工控摘要：新一代LED驅動IC的設計，必須打破傳統的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生的燈源閃爍和多燈并聯不亮等等問題。
　　
　　LED作為綠色、節能、省電、長壽命的第四代照明燈具異軍突起、廣受關注，正在如火如荼地發展。由于LED光源是低電壓、大電流工作的半導體器件，因此必須提供合適的直流電流才能正常發光。直流驅動LED光源發光的技術已經越來越成熟。
　　
　　照明驅動IC電壓范圍更廣
　　
　　由于我們日常照明使用的電源是高壓交流電，所以必須使用降壓的技術來獲得較低的電壓，常用采用變壓器或開關電源降壓，然后將交流電變換成直流電，再變換成直流恒流源，這樣才能促使LED光源發光。
　　
　　直流驅動LED光源的系統應用方案必然是：變壓器+整流或開關電源+恒流源。LED燈具里必須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。無論是經由變壓器+整流或是開關電源降壓，系統都會有一定量的損耗。DCLED燈具在交流、直流電之間轉換時約有15%～30%的電力被損耗，系統效率很難做到90%以上。因此如果能用交流電直接驅動LED光源發光，系統應用方案將大大簡化，系統效率將可以很輕松達到90%以上。
　　
　　直流驅動LED光源的系統應用方案
　　
　　LED光源應用的基本技術要素是必須滿足它的正向電壓和正向電流需求。正向電壓是為LED光源建立一個正常的工作狀態，正向電流則促使LED光源發光，LED亮度與電流大小成正比。順應照明LED驅動IC技術的發展，LED驅動IC的輸入zui低電壓范圍將更寬廣，輸出恒流精度更高。鑒于越來越多的LED燈具選用多顆大功率LED串聯應用技術，新一代LED驅動IC輸出耐壓提高到60V-100V，這就需要用高壓工藝來生產LED驅動IC的晶圓片。LED驅動IC輸出耐壓的提高為它在汽車電子、汽車燈具、高亮度照明等高電壓要求的應用打開了新的市場。
　　
　　新設計打破傳統拓撲結構
　　
　　LED光源是一種長壽命光源，理論壽命可達50000小時，但是如果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。*可行的*解決方案是設計生產可以在應用電路里省去電解電容器的新一代LED驅動IC，日本某公司新的LED驅動ICTK5401無需在應用電路上使用電解電容器，壽命可達4萬-5萬小時，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%，節省了電源模塊的空間，這也是LED燈具設計所要斤斤計較的重要方面。
　　
　　新一代LED驅動IC的設計，必須打破傳統的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生的燈源閃爍和多燈并聯不亮問題等等。此外，還必須使LED驅動IC在多種應用電路中能通過EMC、安規、CE、UL等認證。應用電路力求簡潔、減少元器件使用量也是客戶降低成本的要求。隔離與非隔離的應用歷來是商家安全與效率之爭的焦點，PWM控制器的占空比在不斷提高。
　　
　　0.5W-3W的LED光源與LED驅動IC集成在一個CMC封裝內的新一代芯片已經小批量生產，表明LED驅動IC正在向高度集成化的多芯片封裝方向發展。可用交流電直接驅動發光的新一代、特殊拓撲結構ACLED光源生產技術的日趨成熟，將開創LED照明技術的又一新紀元。
　　
　　LED驅動技術現狀
　　
　　LED驅動IC的特性是要求電流輸出的一致性與恒定性。目前國內照明LED驅動IC產品技術都還是采用傳統的DC/DC降壓、升壓恒流的模式以及由PWM控制器組成的恒流源電路，目前這兩類LED驅動IC技術尚處在發展的初級階段，特別是受限于晶圓片的生產工藝的進展，對需求日益增長的較高電壓應用造成影響。隨著照明應用領域的擴展，LED驅動IC正在向中和高度集成、多芯片封裝技術方向發展。