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高亮度LED照明的优势及应用

2019-07-17 14:48点击:

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  升压配置驱动,具有体积小,PFC高,效率高,成本低,复杂度低等优点,是CFL照明解决方案的有竞争力的替代品。

  作为消费者,公司甚至各国都在寻找低成本,高能效的照明光源,发光二极管(LED)和紧凑型荧光灯(CFL)已成为主要的替代品。这两种解决方案都是可行的,但差别很大。 CFL照明设备价格便宜,但开启速度慢,并且调光性能差。另一方面,LED具有“快速接通”特性并且很暗,但由于成本的原因,采用速度很慢。

  半导体制造商继续创造新的LED驱动器组件,以降低系统复杂性和成本。与此同时,LED制造商正在推动高亮度LED的功效(发光效率),以减少所需的LED数量,并降低调节它们所需的功率。

  其中一项创新是引入高压,高亮度(HVHB)LED。这些LED需要更高的电压才能启动电流,从而产生光发射。这些新型LED带来了新的挑战和机遇。虽然最初设计为直接从交流线路自驱动,但低效率,低功率因数和无法调暗等因素限制了它们可以服务的应用数量。

  PEX 8632 32通道,12端口PCI Express Gen 2(5.0 GT / s)开关,27 x 27mm FCBGA

  在图1中我们看到了将这些LED直接从交流线路上驱动。为了满足整个电压范围(90至135 Vac或207至253 Vac),正向压降(Vf)必须处于最低AC电压或更低。这意味着当电压处于标度的上限时,电压会在限流电阻上下降。这会造成损失并大大降低效率。这也会产生热量,这可能会限制LED的寿命。现在让我们看一下图1中的开启时间。由于LED仅在达到或超过Vf时导通,因此仅使用峰值电压创造光明。由于它在整个AC周期中占很小的比例,因此功率因数非常低(远低于美国,欧洲和印度所称的额定值,使得它们在这些国家的住宅和商业照明中无法使用)。这意味着如果要满足这些LED的峰值功率需求,电力公司需要提供比运行所需的更多的电力。最后,由于大多数调光器(TRIAC或电子)通过斩波提供给灯的AC波形来操作,因此仅在灯导通的短暂时段期间发生调光。这意味着,对于90%或更多的调光范围,灯光将全部开启或全部关闭

  尽管如此,HVHB LED与其低压同类产品相比具有一些优势。从驱动器的角度来看,它们非常适合直接从升压功率因数校正(PFC)电源驱动(见图2)。该拓扑结构通过将电流消耗与AC电压波形相匹配来控制输送到负载的功率,从而确保良好的功率因数(通常为0.97或更高)。使用这种形式的PFC,它很容易超过0.7或0.9的监管机构要求,这是在美国,欧洲和印度销售商业和住宅照明所必需的。提高输入电压的另一个好处是能够产生足够高的电压,因此无论输入电压如何,都可以使用一种电源设计。因此,可以实现通用输入LED灯(90至253Vac)。与往常一样,存在通用输入的权衡。满足120 Vac和220 Vac应用的设计提供了一个产品设计,一个构建和一个库存项目的好处。但是,为了实现这一点,您必须允许设计处理比110 Vac操作所需的更高电压,以及高于高压应用所需的电流。与针对每个电压范围的优化解决方案相比,这相当于更高的总物料清单(BOM)成本和更大的组件。

  高电压还意味着对于给定输出功率的低电流。例如,要创建一个16 W LED光源(使用四个串联/并联的4 W LED),总Vf为380 Vdc,所需电流仅为42 mA。

  这种低电流意味着更小的,允许使用寿命长,价格低廉的陶瓷电容器。使用这种电容器可以延长整个光源的使用寿命,因为它不需要电解电容器。典型的长寿命电解电容额定为20,000小时,但如果它们过热则会显着降低,而寿命长达50,000小时的LED则会显着降低。这是在街道照明,高棚照明和其他高环境温度应用应用中的重大成就。从效率方面来看,开关模式LED驱动器中的主要损耗元件是LED本身:开关电源电源(IC),驱动FET和整流器。将开关频率保持在合理的频率(例如150 kHz)可以最大限度地降低FET中的开关损耗,而低电流意味着整流器中的功率损耗很低。可以预期效率大于90%,并且仅在整个VIN范围内略有不同。

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  谷填充技术:当AC输入处于转换状态时,需要路由二极管和存储电容来提供电流

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  谷填充操作通过要求低寿命电解来限制驱动器寿命。反激操作需要变压器的费用,以及产生大量电磁干扰(EMI)辐射(通过变压器的磁通损耗)和传导(通过不连续操作引起的高电压和电流尖峰,以及反射电压,等于VIN + VOUT)

  使用相同技术驱动低压LED意味着首先必须提升PFC的输入电压,然后降低电压到LED灯串的Vf下降。这增加了驱动器的复杂性和成本,通常增加了整个功率级以将高PFC电压转换为LED电流。驱动低压LED的一种更常见的方法是使用以不连续模式运行的反激式拓扑中的电源(参见图3)。变压器的匝数比有助于桥接VIN和Vf之间的电压差。这种拓扑结构的缺点是复杂性(并且通过关联,成本较高),不能接受通用AC输入,增加EMI传导和辐射(由变压器的反射电压和磁通量损耗引起)。而且,没有大容量电容器设计要困难得多。高压大容量电容器通常是电解的并且具有有限的寿命,尤其是在炎热的环境中。此外,较低的电压会产生较高的电流,从而增加了电源路径元件的温度和尺寸,并限制了所选LED的输出。

  LED照明的一个重要特性是能够使用现有的调光解决方案(主要是基于TRIAC)进行调光。这种在整个TRIAC范围内调暗的能力是将正确驱动的LED与不良或自驱动LED以及CFL选项分开的原因。必须注意避免闪烁(TRIAC失火)并在昏暗的光线下提供足够的负载以使调光器保持导电模式。过滤AC线 Hz波形不会影响LED的驱动电压以及限制传导EMI传播回输入波形(因此违反FCC规范)至关重要。

  通过“解码”实现调光“在TRIAC调光期间的AC特征,并将结果转换为电压或电流等效值。然后可将其直接插入电源,或转换为脉冲宽度调制(PWM)信号,以根据调光百分比调节LED“开启”时间。

  调光时需要权衡利弊。注入驱动器反馈路径的模拟电压或电流是最便宜的方法,需要最少的附加电路。但是,它有几个缺点。在PWM SMPS中可能损害环路稳定性,并且在电压瞬变期间可能发生振荡或振铃。这可能会在LED的光输出中显示为闪烁。另一个缺点是模拟调光减少了通过LED的电流并导致调光范围内的颜色变化。例如,全电流的蓝白色LED在低电流时可能会出现更多的黄白色。

  通过数字调光(例如PWM),LED串通过并联FET短路来打开和关闭,通过将FET与电流检测电阻并联来断开或断开接地。以这种方式,电流通过LED保持恒定,但由于在一段时间内被点亮,它们看起来更暗。优点是颜色在调光范围内不会发生变化Everlight HiVo系列等LED具有Vf范围,可容纳110 Vac和220 Vac电压。使用220 Vac系列中的两个可确保所有输入电压(90至277 Vac)均可通过有源PFC升压设计实现。以串联或并联方式连接它们可以灵活地覆盖许多电源和电压配置。

  总之,HVHB LED在采用PFC升压配置驱动时具有体积小,PFC高,高等优点效率高,成本低,复杂度低。所有这些都为当今市场上的CFL照明解决方案提供了极具竞争力和吸引力的解决方案。

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  有一天,我从单位回家,走进楼道一片漆黑,只听儿子两脚在地上“咚咚”跺了两下,走廊里的灯顿时就全亮了。年届七旬的母亲从屋里探出头忙问:“是谁打开廊道顶灯了?”儿子高兴地叫道:“奶奶,这是家里刚装的智能感应灯,只要走廊的人声达到一定程度,灯就会自动亮呀。”这件事着实让老母亲兴奋了许久,她笑着说:“时代真是发生大变化呀,连灯都这么听人的话了!”

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  HEDS-55XX / 56XX系列和HEDS-9000/9100/9200/9040/9140系列编码器可使用线路驱动器。当编码器在嘈杂的环境中使用或需要长距离驱动时,线路驱动器可提供增强的性能。 70°C版本采用行业标准线),提供互补性每个编码器通道的输出。 100°C版本采用行业标准线,为每个编码器通道提供互补输出。因此,线驱动器编码器的输出是A,A,B,B和I / I三种通道版本。建议的线。 有关其他信息,请参阅: HEDS-5500/5540/5600/5640数据表 HEDS-90X0 / 91X0 / 92X0数据手册 HEDS-9000系列扩展分辨率数据表 26LS31数据表 特性 两种编码器模块均可使用(HEDS-9000)系列)和编码器套件外壳(HEDS-5500系列)互补输出工业标准线°C可用版本...

  HEDS-55XX / 56XX系列和HEDS-9000/9100/9200/9040/9140系列编码器可使用线路驱动器。当编码器在嘈杂的环境中使用或需要长距离驱动时,线路驱动器可提供增强的性能。 70°C版本采用行业标准线),提供互补性每个编码器通道的输出。 100°C版本采用行业标准线,为每个编码器通道提供互补输出。因此,线驱动器编码器的输出是A,A,B,B和I / I三种通道版本。建议的线。 有关其他信息,请参阅: HEDS-5500/5540/5600/5640数据表 HEDS-90X0 / 91X0 / 92X0数据手册 HEDS-9000系列扩展分辨率数据表 26LS31数据表 特性 两种编码器模块均可使用(HEDS-9000)系列)和编码器套件外壳(HEDS-5500系列)互补输出工业标准线°C可用版本...

  HEDS-55XX / 56XX系列和HEDS-9000/9100/9200/9040/9140系列编码器可使用线路驱动器。当编码器在嘈杂的环境中使用或需要长距离驱动时,线路驱动器可提供增强的性能。 70°C版本采用行业标准线),提供互补性每个编码器通道的输出。 100°C版本采用行业标准线,为每个编码器通道提供互补输出。因此,线驱动器编码器的输出是A,A,B,B和I / I三种通道版本。建议的线。 有关其他信息,请参阅: HEDS-5500/5540/5600/5640数据表 HEDS-90X0 / 91X0 / 92X0数据手册 HEDS-9000系列扩展分辨率数据表 26LS31数据表 特性 两种编码器模块均可使用(HEDS-9000)系列)和编码器套件外壳(HEDS-5500系列)互补输出工业标准线°C可用版本...

  HEDS-55XX / 56XX系列和HEDS-9000/9100/9200/9040/9140系列编码器可使用线路驱动器。当编码器在嘈杂的环境中使用或需要长距离驱动时,线路驱动器可提供增强的性能。 70°C版本采用行业标准线),提供互补性每个编码器通道的输出。 100°C版本采用行业标准线,为每个编码器通道提供互补输出。因此,线驱动器编码器的输出是A,A,B,B和I / I三种通道版本。建议的线。 有关其他信息,请参阅: HEDS-5500/5540/5600/5640数据表 HEDS-90X0 / 91X0 / 92X0数据手册 HEDS-9000系列扩展分辨率数据表 26LS31数据表 特性 两种编码器模块均可使用(HEDS-9000)系列)和编码器套件外壳(HEDS-5500系列)互补输出工业标准线°C可用版本...

  HEDT-8912-152是RS422差分线路驱动器。 功能 AEDS-8xxx系列的线路驱动程序

  HEDS-8911-152是RS422差分线路驱动器。 功能 AEDS-8xxx系列的线路驱动程序

  BCM54220S 双端口铜缆/光纤RGMII SGMII千兆以太网收发器

  Broadcom® BCM54220S是一款完全集成的双铜/光纤千兆以太网收发器,支持节能以太网(EEE),同步以太网(SyncE)和IEEE 1588v2标准。 PHY在标准5e类UTP电缆上执行10BASE-T,100BASE-TX 1000BASE-T的所有物理层功能。 PHY执行100BASE-FX,1000BASE-X和SGMII-Slave的所有物理层功能。 BCM54220S支持SGMII和RGMII行业标准。 BCM54220S基于Broadcom成熟的数字信号处理器技术,结合了数字自适应均衡器,ADC,锁相环,线路驱动器,编码器,解码器,回声消除器,串扰消除器以及集成在单个单片CMOS中的所有其他所需支持电路芯片。 BCM54220S设计用于在最差情况下的5e类电缆设备上可靠运行,可自动与电线另一端的任何收发器协商,以达成运行速度。 PHY还可以评估双绞线的状况,以确保接线可以支持千兆位速度的操作,并检测和纠正大多数常见的接线问题。该设备持续监控接线和对方收发器,并在系统检测到可靠操作的潜在问题时向系统发出警报。 功能 SGMII或RGMII接口 RGMII:1.8V HSTL,2.5V CMOS或3.3V CMOS ...

  Broadcom® BCM54195是一款完全集成的八通道千兆位收发器,在所有八个端口上均具有标准兼容的IEEE 802.1AE MACsec功能。该器件旨在为未来和以前的交换芯片提供超出IEEE 802.1AE MACsec标准要求的链路安全解决方案。 BCM54195可以支持受控MACsec加密的帧和不受控制的帧。 功能还包括支持铜缆或光纤模式。 PHY执行所有物理层功能在10BASE-T,100BASE-TX和1000BASE-T的标准5e类UTP电缆上。 在光纤模式下,PHY执行100BASE-FX的所有物理层功能, 1000BASE-X和SGMII- Slave。 BCM54195 MAC接口旨在支持QSGMII行业标准。 BCM54195基于成熟的数字 - Broadcom的信号处理器技术,将数字自适应均衡器,ADC,锁相环,线路驱动器,编码器,解码器,回声消除器,串扰消除器以及集成到单个CMOS芯片中的所有其他所需支持电路相结合。 ; BCM54195专为在最差情况下的5e类电缆设备上可靠运行而设计,可自动协商在电线另一端的收发器,以达成运行速度。 PHY还可以评估双绞线的状况,以确保接线能够支持千兆位速度的操作,并检测和纠正大多数...

  Broadcom® BCM54210S是一款完全集成的千兆铜缆/光纤收发器,支持节能以太网(EEE),同步以太网(SyncE)和IEEE 1588v2标准。 PHY执行10BASE-T,100BASE-FX,100BASE-TX,1000BASE-T,1000BASE-X,SGMII-Slave以及标准5类非屏蔽双绞线(UTP)电缆的所有物理层功能。 BCM54210S支持SGMII和RGMII行业标准。 BCM54210S基于Broadcom成熟的数字信号处理器技术,结合了数字自适应均衡器,ADC,锁相环(PLL),线路驱动器,编码器,解码器,回声消除器,串扰消除器以及集成的所有其他所需支持电路成一个单片CMOS芯片。 BCM54210S设计用于在最坏情况的5类电缆设备上可靠运行,可自动与电线另一端的任何收发器协商,以达成运行速度。 PHY还可以评估双绞线的状况,以确保接线可以支持千兆位速度的操作,以及检测和纠正大多数常见的接线问题。该设备持续监控接线和对方收发器,并在系统检测到可靠操作的潜在问题时向系统发出警报。 功能 SGMII或RGMII接口 RGMII:1.8V HSTL,2.5V CMOS或3.3V CMOS 使用内部稳压器支...

  BCM54194 四路SGMII / QSGMII铜缆/光纤千兆以太网收发器

  刚接触ARM不久,这几天学会了使用RVDS和AXD跑裸机程序,但是我不想仅仅用J-link仿真的时候运行我的裸机程序,我想像开...

  Broadcom® BCM54194是一款完全集成的四千兆位收发器,在所有四个端口上均具有标准兼容的IEEE 802.1AE MACsec功能。该器件旨在为未来和以前的交换芯片提供超出IEEE 802.1AE MACsec标准要求的链路安全解决方案。 BCM54194可以支持受控MACsec加密的帧和不受控制的帧。 功能还包括支持铜缆或光纤模式。 PHY执行所有物理层功能在10BASE-T,100BASE-TX和1000BASE-T的标准5e类UTP电缆上。 在光纤模式下,PHY执行100BASE-FX的所有物理层功能, 1000BASE-X和SGMII-Slave。 BCM54194 MAC接口旨在支持SGMII / QSGMII行业标准。 BCM54194基于经过验证的Broadcom的数字信号处理器技术,将数字自适应均衡器,ADC,锁相环,线路驱动器,编码器,解码器,回声消除器,串扰消除器以及所有其他所需的支持电路集成到单个单片CMOS芯片中。 BCM54194专为在最差情况下的5e类电缆设备上可靠运行而设计,可自动协商w在电线另一端的任何收发器都要达成运行速度。 PHY还可以评估双绞线的状况,以确保接线能够支持千兆位速度的操作,并检测...

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