LED 조명 애플리케이션은 20W 전력 이하 또는 20W ~ 50W의 중간 전력 및 50W 애플리케이션보다 큰 3 가지 기본 입력 전력 레벨로 시작됩니다. 그림 1을 참조하십시오. 실제 애플리케이션은 이들과 정확히 일치하지 않습니다 세 가지 방법이 있지만, 드라이버 솔루션을 고려할 때이 세 가지 전원 수준이 일치합니다. LED 어플리케이션은 고휘도 LED 설계에 중점을 둡니다.
이 백서의 주제는 ≤20W 저전력 애플리케이션, 특히 전구 램프의 교체 또는 수정으로 기존 램프 및 조명 설비를 대체합니다. 여기에는 새로운 구조용 조명기구도 포함됩니다.
저전력 LED 조명의 추세
2010 년 글로벌 고휘도 LED 판매는 2010 년에서 2015 년까지 8 억 9 천만 달러로 추산되며 연평균 성장률 (CAGR)은 39 %로 시장 잠재력이 눈에.니다. 그러나 LED 드라이브의 주된 경향은 드라이브 관련 개선, 비용 절감 및 긴 작업 수명입니다. 효과는 루멘과 와트의 비율입니다.
"Doe SSL (미국 전자 제품 World http : // www. eepw.com. cn / article / 133636. htm 소스 고체 조명) 계획"고휘도 LED의 잠재력은 오늘날의 전통적인 기술을 능가 할 것으로 기대됩니다. 과거; 그림 2와 3은 효능의 증가 추세를 보여줍니다. 효율의 정의에서, 입력 전력은 분모에 위치하며, 입력 전력 및 LED 램프 스트링에 에너지를 전달하는 효율은 LED 드라이버 솔루션과 관련된다. LED 부하 전력 및 부하 가능성의 전체 범위에서 단일 드라이브 토폴로지가 최선의 선택은 아니지만 모든 LED 드라이버 개발 요구 사항을 충족시키기 위해 최소한의 토폴로지를 고려할 수 있습니다.
가장 효율적인 반도체를 선택하는 것은 토폴로지 선택의 기초로 사용될 수 있지만 드라이브 비용도 또한 제한됩니다. DOE SSL 프로그램은 그림 4와 같이 현재 비용을 예측하고 전체 제조 비용의 $ 번호를 계산합니다.
이것은 최종 사용자가 보는 총 비용 목표이며, LED 조명 솔루션의 채택은 성능 향상에 가장 보편적 인 장애물이되었습니다. 2011 솔리드 스테이트 조명 시장 프리젠 테이션 워크샵에서 에너지 부서가 제시 한 비용 목표 요구 사항은 그림 5에 나와 있으며 비용은 4 년마다 거의 50 % 정도 떨어집니다. LED 드라이브 토폴로지 선택은 또한 최고의 비용 솔루션을 제공합니다.
작동 수명은 또한 전원 공급 장치의 신뢰성과 관련이 있습니다. 신뢰성은 LED 드라이브의 구성 요소 수, 사용 된 구성 요소 유형, 온도 또는 전력 손실의 영향을받습니다. 구성 요소 수를 사용하여 LED 드라이브의 신뢰성을 계산하고 목표에 따라 감소 할 구성 요소 수를 결정하십시오. 신뢰성은 또한 작업 온도에 영향을 받기 때문에 열 설계 또한 중요하며 LED 드라이버 구성 요소 및 토폴로지 제어 방법과 관련된 전력 손실을 줄이는 것도 중요합니다. 개발 동향은 전해 커패시터와 광 절연체와 같은 다른 부품을 제거하고 실리콘 제어 장치에 기능을 통합하는 것이다.
저전력 LED 드라이버 설계 과제
오늘날 LED 드라이버 설계는 다음과 같은 문제에 직면 해있다. 나열된 항목은 디자이너가 다른 회사의 순서대로 균형을 유지해야하는 디자인 제약 조건이됩니다.
개발주기를 단축하십시오.
비용을 줄이다;
디자인의 복잡성;
입력 및 출력 전압 - 전류 매개 변수, 열 설계, 안전 규칙 및 보호 요구 사항을 만족시킬 수있는 전원 토폴로지를 찾고 있습니다.
효율성과 효과;
글로벌 규정 요구 사항을 충족시키기 위해 LED는 전력 손실, 역률 보정 (PFC) 및 낮은 THD (총 고조파 왜곡) 사용을 줄이기위한 LED 구동 장치입니다.
운전 안정성 및 수명;
일정한 전류 출력 허용 오차;
디밍 및 디밍 범위 (위상 컷 디머, 디밍 율, 돌입 전류 제한, 댐핑 회로, 전압 조정기 등);
깜박임 없음;
제한된 인쇄 회로 기판 (PCB) 공간 또는 볼륨 (높이) 제한;
보호 기능 - OVP, OCP, OTP, 단락 회로, 개방 회로 유도;
작동 온도;
여러 공급 업체가 공급망을 복잡하게 만듭니다.
저전력 LED 응용 분석
아래는 저전력 LED 조명, 구조, 기능, 설계상의 어려움 및 애플리케이션 동향에 대한 리뷰입니다.
MR11 / 16 LED 라이트
MR11 / 16 램프는 일반적인 할로겐 램프로 일반 정격 전력은 20W, 35W 및 50W입니다.
시스템 구조
기존 할로겐 램프의 전형적인 디자인은 그림 6에 나와 있습니다
입력 전압은 DC 12V 또는 24V이거나 120V 또는 230V AC 주전원에 직접 연결됩니다. 12V 또는 24V 전압은 주전원 AC 전압을 사용하고 램프 소켓 입력으로 av / 24v AC를 출력하는 간단한 변압기에서 발생할 수 있습니다. LED 대체 제품은 정전류 소스로 제어해야합니다. 4W LED Mr Lamp는 20W 할로겐 램프와 동일합니다. 일부 모델에는 디밍 특성이 있으며 개발 추세는 그러한 제품의 공급이 증가한다는 추세입니다.
드라이브 디자인 과제
MR11 / 16 설계의 가장 큰 문제점은 램프 및 전구 모양, 역률 및 총 고조파 왜곡 요구 사항 ( "5와 1 램프, 0.7 이상)에 대해 ENERGY STAR LED 램프가 0.9 이상이고 표준이 부족합니다." 시스템 전력 효율성 " 그림 7 램프의 크기가 드라이브를 포함해야한다는 것을 고려하면 LED 드라이버의 작은 설치 공간을 환영합니다.
인쇄 회로 기판 (PCB) 치수에는 두 가지 유형이 있는데, 그림 8에 표시된 것과 같이 원형은 LED 모듈의 후면을 사용합니다. 원형 직경은 30mm보다 작아야하며 상위 구성 요소는 센터 커넥터의 5mm 범위 내에 있어야합니다.
무화과 크기의 모양의 PCB 보드의 또 다른 종류. 9, 수직입니다. 그것은 30mmx20mm보다 작아야합니다.
페어차일드 계획
페어차일드는 그림 10 FL7701에서 볼 수 있듯이 AC 문제를 해결하기위한 새로운 LED 구동 장치를 선보인다. 지능형 비 절연 PFC 스텝 다운 드라이버 솔루션입니다. 직접적으로 AC 라인 입력 전압을 사용하여, PCB의 작은 크기를 달성하는 것이 가능하며 Mr Lampshade에 사용될 수 있습니다. 이 드라이브 디자인은 모든 전해 콘덴서를 제거합니다. 일반적으로 입력, 출력 및 IC VCC 전압에 사용됩니다. 소수의 외부 부품만을 사용함으로써 PF 및 THD 요건을 충족 할 수 있으며 80 % 이상의 효율을 달성 할 수 있습니다. 스텝 업 설계와 달리, 스텝 다운 토폴로지는 LED 부하 및 벅 토폴로지가 직렬 인 인덕턴스 및 출력이 정전류 소스처럼 보이기 때문에 지속적인 출력 전류 (리플 전류 감소)의 이점을 갖는다 . 부스트 토폴로지의 출력 전류는 출력 커패시터가 리플 전류를 필터링하는 데 사용되지 않는 한 불연속입니다.
A19, E14 / 17, E26 / 27 전구
일부 전구 유형은 스크류 콘센트 (에디슨 소켓) 및 양초 형 램프라고도합니다. 대부분은 CFL 또는 LED 대체 제품을 사용하여 대부분의 응용 요구 사항을 충족시키는 백열 전구입니다.
시스템 구조
AC 전원 공급 장치에서 직접 입력 전압, 램프 소켓의 유형 : E14 / 17 (촛불 유형), A19 / e26 / 27 나사, 정격 전력 : 1 ~ 5w 촛불 유형 램프, 4 ~ 17w 백열 교체. 전체 치수는 그림 11에 나와 있습니다.
디자인 과제
양초 형 램프 용 LED 드라이버 설계의 문제점은 Mr 램프 공간보다 작고 AC 입력 전압에서 작동하는 작은 PCB 공간입니다. 백열전 구를 대체하기 위해 LED 드라이버 디자인, 캔들 형 조명 또는 미스터 등보다 PCB 공간을 사용하면 전력 등급도 더 크며 실제 결과는 캔들 형 램프와 유사한 PCB 공간이 여전히 제한적입니다. 스크류 벌브의 설계를 위해서는 pf와 THD가 필수입니다. 추가 디밍 기능이 있습니다.
lampholders 측면에 대한 PCB의 크기의 E26 / 27 램프의 포물선 모양, LED 모듈 측면 mm, 70mm의 길이, MM에 대한 램프 측면, 그림 12 참조하십시오.
요구 사항 효율성이 75 % 이상입니다. 호환 가능한 조광기의 설계에 대한 간략한 몇 가지 메모에는 다양한 유지 전류와의 호환성, 광범위한 조명에서의 선형 및 깜박 거림이 포함됩니다.
페어차일드 솔루션
페어차일드의 주요 레귤레이터 컨트롤러는 표 1에 나와있다. 정전류 조정 모드에서 작동 할 때 출력 전류는 다이오드와 같기 때문에 피크 드레인 전류 Ipeak와 인덕터 전류 방전 시간 TDI를 사용하여 출력 전류를 추정한다 정상 상태의 현재 평균. Fairchild의 Truecurrent 기술을 사용하여 정전류 출력을 정확하게 제어 할 수 있습니다.
PAR16, 20, 30, 38 조명 시스템 구조
이 램프는 AC 전압 입력이며, 정격 전력은 4W ~ 20W이며, 램프 홀더는 E26 / 27 또는 2 핀 GU10입니다 (그림 13 참조).
램프 크기가 클수록 LED 드라이브 솔루션을 수용 할 여지가 상당히 크며 PF 및 낮은 THD는 여전히 필수 요건입니다.
디자인 과제
이러한 LED 램프의 높은 전력은 MOSFET을 통해 더 높은 VDS, 피크 (스파이크)를 야기하므로 더 높은 등급의 BVDSS MOSFET이 필요합니다. 고전압 스파이크의 경우 높은 입력 전류로 인해 BVDSS 등급을 낮춰야합니다. 그림 14는 VDS, peak = Vin + nvo + vos를 요약 한 전압 스파이크를 보여줍니다. 여기서 nvo는 Vro라고도하는 반사의 출력 전압입니다.
버퍼는 일반적으로 Vos 피크 전압을 제한하는 데 사용되지만 버퍼는 에너지를 소비하여 LED 드라이브의 효율을 저하시킵니다.
페어차일드 솔루션
페어차일드 솔루션은 표 2에 나와 있으며 단일 스테이지와 2 레벨 방법의 비교가 표 3에 나와있다.
베스트 셀러 제품 : 비상 조명 LED 패널 , CV 24V 조명 솔루션 , LED CCT 2800-6500K 온도 조절 및 40W, 48W, 60W CC 조명 솔루션 , 흰색 알루미늄 프로파일 LED 마이크로 웨이브 모션 센서 패널 18W / 6W / 40W / 48W TUV CE 및 RoHs , 흰색 프로필 18W / 36W / 40W / 48W / 60W TUV CE , 600x600 2 x 2 '40W UL LED 패널 빛에 의해 일광 센서 기능 LED 패널 빛
