应用于LED区域照明的电源、保护及联网方案

最新更新时间:2014-12-21来源: 互联网关键字:LED  区域照明 手机看文章 扫描二维码
随时随地手机看文章

  高压钠灯(HPS)等高强度气体放电灯(HID)具有光强度高、寿命长等特点,广泛应用于诸如街道照明、停车场及公园等公共场合的区域照明应用。另一方面,高亮度白光发光二极管(LED)在性能和成本等方面持续改进,非常适合区域照明应用,并且提供一些HID所不具备的优势,如方向性更好、色彩质量更佳、环保,并且其开启和关闭能够更方便地控制,便于自动检测环境光从而改变亮度;此外,LED的可靠性也更佳,利于降低维护成本及总体拥有成本。  

     

  当然,要在街道和区域照明应用中采用LED来替代HID并产生同等的光输出,就要求采用大阵列的LED。要驱动这些大阵列的LED,设计人员可以选择不同的方案。另外,不同LED串的亮度需要保持一致,如果某个LED发生开路故障,可能造成整串LED关闭的后果,故需要顾及为LED串提供保护的方案。此外,要构建联网的智能化LED街灯控制系统,也需要采用适合的通信及线路驱动方案。下文将探讨这些问题及相应的安森美半导体解决方案。  

     

  LED街灯及区域照明驱动电源选择  

  区域照明应用的功率一般高于40 W。根据应用条

件或要求的不同,可以采用不同的电源方案来驱动LED阵列。安森美半导体身为应用于绿色电子产品的首要高性能、高能效硅方案供应商,提供用于LED街灯及区域照明的不同电源方案,满足客户不同需求。  

     

  1)    基于NCL30001的电流可调节恒流功率因数校正区域照明LED电源  

  有些区域照明应用场合要求提供带输入功率因数校正的隔离型稳压输出电压。这些应用通常采用两段式的电源转换架构,其中的升压功率因数校正(PFC)将交流输入线路电压转换及预稳压为直流400 V电压,然后提供电压给可以是任何适当拓扑结构的常规直流-直流(DC-DC)转换器(功率不超过150 W的应用中通常是反激转换器)  

     

  我们能够采用一种更简单的方法来改进这种传统的两段式转换架构,使其成为一种集成功率因数校正和主转换器(DC-DC转换器)的单段式架构。这种单段式架构提供具备显著的应用优势,因为无需使用大尺寸的升压电感、高压MOSFET、功率整流器和大电容。当然,这种单段式架构会带来某些方面的一些性能折衷,但却是一种高能效及高性价比的方案,适合于负载相对恒定的应用,如LED区域照明。  

     

  NCL30001就是一种单段式控制器,集成了功率因数校正和隔离型降压DC-DC转换电路,帮助减少元件数量、降低系统成本,支持更高的LED电源总体能效。NCL30001提供稳流恒流来直接驱动LED,省下了LED光条中集成的线性或DC-DC转换(参见图1)。安森美半导体的设计笔记AND8427中描述了一种基于NCL30001单段连续电流模式(CCM) PFC控制器和NCS1002次级端恒压恒流(CVCC)控制器的LED电源,适合街灯等区域照明应用。  

    

  

应用于LED区域照明的电源

  1:基于NCL30001LED驱动电源方案适合40125 W区域照明应用。  

     

  测试表明,在90264 Vac输入电压条件下,基于NCL30001LED电源提供高于85%的高能效,功率因数也高于0.9,并提供短路和过压保护。设计人员略微调整次级端控制电路中的电阻,就可以调节稳流电流及稳压电压,从而支持终端产品的具体应用要求。另值一提的是,虽然这种电源是设计旨在提供紧密稳流的固定电流,但也可以工作在恒定电压模式,因为其电流和电压根据NCS1002中集成的紧密稳压的2.5 V参考电压来稳流和稳压。  

     

  2)    基于NCP1607NCP1397的超高能效大功率LED街灯电源方案  

  近年来,业界对超高能效的LED照明拓扑结构兴趣日浓,期望在功率电平相对较低(<50 W)时提供高于90%的能效,这个能效目标甚至比能源之星”2.0版外部电源能效要求(功率不超过49 W时能效高于87%)更高。要达到这样高的能效,需要采用新的拓扑结构,如从反激拓扑结构转向谐振半桥拓扑结构,从而充分发挥零电压开关(ZVS)的优势。有利的是,安森美半导体早已着手开发能用于LED驱动电源的高能效半桥解决方案,如NCP1396及其升级版NCP1397高性能谐振模式控制器。NCP1397内置高端和低端驱动器,支持可调节及精确的最低频率,提供极高能效,并具备多种故障保护特性。基于NCP1607 PFC控制器和NCP1397双电感加单电容(LLC)半桥谐振控制器的LED电源方案(见图2)非常适合功率在50300 W范围的高能LED街道照明应用。  

    

  

应用于LED区域照明的电源

  图2:基于NCP1607NCP1397的街道照明高能效LED电源方案。  

     

  除了这些方案,设计人员还可以根据设计需求选择安森美半导体的其它LED电源方案,如NCP1607 PFC控制器+NCP1377准谐振控制器,或NCP1607+NCP1392/3等。  

    

  增强LED串可靠性的保护方案  

  如前所述,区域照明应用中通常会采用多串LED。虽然LED本身的可靠性很高,但如果LED串中的某个LED发生开路故障,那么整串LED就可能关闭,而街道照明等应用中就要避免这种状况,从而降低后期维护成本。有鉴于此,安森美半导体推出了NUD4700 LED电流旁路保护器(见图3)。这器件是一款分流器件,万一LED串中某个LED开路,则会提供电流旁路,确保在某个LED故障的条件下整串LED不会关闭;而且恰当处理散热的话,还可支持大于1 A的大电流。            

   

应用于LED区域照明的电源

  

 图3LED分流保护。  

                                                     

  构建联网的LED街灯智能控制系统  

  对于LED街道照明而言,可以在集中控制中心与街灯之间应用双向通信,构建完全联网的智能街道照明系统。这样,政府机构、电力公司或商业团体能够远程调节LED街灯的光输出,并因此降低街道照明网络的总能耗,并降低费用支出。另外,也可以在系统中集成环境光传感器,根据环境光的亮度来自动调节LED的光输出,从而帮助节能。  

     

  有利的是,设计人员采用安森美半导体的AMIS-49587电力线载波(PLC)调制解调器、PLC线路驱动器NCS5650和诸如NOA1302这样的环境光传感器,基于电力线轻易地构建联网型LED街灯智能控制系统(参见图4)。其中,安森美半导体的环境光传感器包含的输出类型,如NOA1302NOA1305提供的是数字输出,而NOA1211为模拟输出。这些光传感器的工作电流极低,在100流明光输出条件下分别仅为58 μA550 μA115 μA,因而对系统能效的影响极小。  

    

  

应用于LED区域照明的电源

  4基于AMIS-49587等器件的联网型LED街灯智能控制系统。  

     

  总结:  

  安森美半导体身为应用于绿色电子产品的首要高性能、高能效硅方案供应商,为LED区域照明应用提供完全的解决方案,如基于NCL30001的电流可调节恒流功率因数校正方案和基于NCP1607NCP1397的超高能效大功率方案等驱动电源方案,基于NUD4700LED串保护方案,基于AMIS-49587NCS5650NOA1302的联网型LED街灯控制方案,以及相关的MOSFET、整流器、滤波器和热保护产品等,为用户提供丰富的选择,帮助他们缩短设计周期,加快产品上市进程。

关键字:LED  区域照明 编辑:探路者 引用地址:应用于LED区域照明的电源、保护及联网方案

上一篇:德州仪器LED驱动器为大型彩色显示屏提供更高分辩率
下一篇: 基于TLC5941的全彩色LED大屏幕驱动设计

推荐阅读最新更新时间:2023-10-12 22:50

购买LED驱动器还是自行设计
应该购买LED驱动器还是自行设计?随着固态照明技术的发展,商机不断涌现,大量照明公司和设计公司进入了通用照明领域。上述技术发展也为期待着重新设计照明灯具或用新型LED产品替换现有传统爱迪生式产品的设计人员带来了巨大挑战。当然,我们可以购买市场上现成的LED驱动器,而且选择也不少,不过2009年新上市的不少解决方案将能够帮助各公司设计出其自己的智能驱动器。 许多早期采用LED技术的企业都认为LED是一种简单的技术发展,但很快发现LED其实是一种革命性的技术。他们发现,只有通过认真的设计才能实施新型电子、光学和散热技术。不少率先推出电子产品的公司其产品都不尽如人意,不得不重新设计,提升效率,改进成果。有的公司把设计外包出去,让有
[电源管理]
购买<font color='red'>LED</font>驱动器还是自行设计
线性匹配独立电流源和传统白光LED驱动器解决方案
  1 引言   早先的手机用廉价的彩色发光二极管(LED)作为键盘照明和单色液晶显示器(LCD)背光源。随着LED技术的不断发展,手机键盘照明采用蓝色和白色发光二极管。白光LED(WLED)是蓝光LED加特殊荧光粉来达到产生白光的效果。由于WLED可以使LCD显示器显示全彩色光谱,因此,WLED是目前手机中占主导地位的背光源。除了全彩LCD背光源,WLED还可用于键盘、轨迹球和控制按钮照明、照相机闪光灯和手电筒。   第一代WLED需要较高的正向电压( 4.2 V)和正向电流( 20 mA),以实现手机应用必需的光度或亮度。这些电压通常高于电池电压,并需要驱动IC来提升LED电源电压。由于WLED需要大电流,因此往往是手机主要的
[电源管理]
线性匹配独立电流源和传统白光<font color='red'>LED</font>驱动器解决方案
全球LED供应商销售额排名:首尔半导体第四
英国光电子工学分野市场调查机构IMS研究发表,首尔半导体在LED市场上的全球化排名上升至第4位。 IMS表示,2009年全球LED市场分析(The World Market of Light Emitting Diodes 2009 Edition)调查结果显示,全球LED供应商总销售额排名中,首尔半导体紧随日亚、欧司朗、飞利浦排到了第4位。 IMS研究分析家JAMIE FOX分析首尔半导体今后的成长潜力说: “首尔半导体以比全球LED市场成长速度更快的速度和攻击性的成长趋势飞跃到了第4位。近几年之内,首尔半导体将会与目前排名第3的LED供应商飞利浦竞争第3名的位子。” 首尔半导体相关人员
[电源管理]
LED显示屏基本构成图解与产品分类
1) LED显示屏 的基本构成 像素pixEL LED显示屏的最小成像单元。俗称“点”或“像素点”。 请参阅以下图片: 显示模块display module 由若干个显示像素组成的,结构上独立的组成LED显示屏的最小单元。 请参阅以下图片: 显示模组display module group 由电路及安装结构确定的并具有显示功能的组成LED显示屏的独立单元。 室内屏俗称“单元板”; 室外屏俗称“箱体”。 请参阅以下图片: LED显示屏屏体LED panel 通过一定的控制方式,由LED器件阵列组成的显示屏幕。LED显示屏是由像素点组
[电源管理]
<font color='red'>LED</font>显示屏基本构成图解与产品分类
晶科电子发布两款LM-80标准LED产品
近日,晶科电子的大功率无金线陶瓷封装产品3535(易星)和低功率PLCC封装产品3014两款产品,经第三方权威认证机构长达6,000小时以上的实际测试,均被认定符合美国“能源之星”(Energy Star)LM-80标准。   据悉,晶科电子低功率PLCC封装产品3014在55℃测试条件下6000小时光通量维持率为100.7%,在105℃测试条件下6000小时光通量维持率为98.6%。大功率无金线陶瓷封装产品3535(易星)在环境温度85℃条件下测试,6000小时光通量维持率为100.8%,色坐标漂移Δu’v’为0.001,在环境温度105℃条件下测试,6000小时光通量维持率为100.7%,色坐标漂移Δu’v’为0.000
[模拟电子]
晶科电子发布两款LM-80标准<font color='red'>LED</font>产品
LED内量子与电光转换效率的原理分析
在 LED 的PN结上施加正向电压时,PN结会有电流经过,电子和空穴在PN结过渡层中复合会产生光子。然而并不是每一对电子和空穴都会产生光子,由于PN结作为杂质半导体,存在着材料品质、位错因素以及工艺上的种种缺陷,会产生杂质电离、激发散射和晶格散射等问题,使电子从激发态跃迁到基态时与晶格原子或离子交换能量时发生无辐射跃迁,也就是不产生光子,这部分能量不转换成光能而转换成热能损耗在PN结内,于是就有一个复合载流子转换效率,以Nint符号表示。 Nint=(复合载流子产生的光子数/复合载流子总数)×100% 当然,很难去计算复合载流子总数和产生的光子总数。一般是通过测量LED输出的光功率来评价这一效率,这个效率Nint就称为内量子效率
[电源管理]
高亮度LED开关电源电路图
图1是基于固定频率、高集成度PWM开关转换器MAX5035的高亮度LED电源原理图,输出电流可达1A。另一类似器件MAX5033的输出电流可以达到500mA。这款基于电感的buck调节器能够准确控制流过LED (或几个串联LED,总电压为12V)的电流。MAX5035的开关频率为125kHz,输入电压范围高达76V (需使用更高额定电压的输入电容和二极管)。此电路可以在较宽的输入电压范围内控制并保持恒定的LED电流。表2总结了该电路的设计规格。 图1. 通过调节控制电压(0V至3.9V),MAX5035 LED电流驱动器能够在LED_A和LED_K端产生近似350mA至0mA的输出电流。
[电源管理]
高亮度<font color='red'>LED</font>开关电源电路图
LED驱动电路:紧贴应用 追求高效
驱动电路是LED(发光二极管)产品的重要组成部分,其技术成熟度正随着LED市场的扩张而逐步增强。无论在照明、背光源还是显示板领域,驱动电路技术架构的选择都应与具体的应用相匹配。 作为LCD(液晶显示器)的背光源,LED在便携产品中的地位不可动摇,即便是在大尺寸LCD的背光源当中,LED也开始挑战CCFL(冷阴极荧光灯)的主流地位;而在照明领域,LED作为半导体照明最关键的部件,更是因为顶着节能、环保、长寿命、免维护等诸多光环而受到市场的追捧。然而人们可曾关注,在光彩夺目的“明星”身后,有多少“配角”在默默奉献?LED驱动电路就是这样一位“幕后英雄”。 驱动技术逐步升级 LED的发光机理是在
[电源管理]
小广播
最新电源管理文章
电子工程世界版权所有 京B2-20211791 京ICP备10001474号-1 电信业务审批[2006]字第258号函 京公网安备 11010802033920号 Copyright © 2005-2024 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved