Transcript LED Lighting Solutions

Power Up Your LEDs
LED照明设计与应用趋势
聚积科技
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Power Up Your LEDs
今日议程
1 LED应用趋势
2 LED照明概要
3 LED照明设计挑战
4 LED照明产品应用区隔
5 DC/DC应用实例
6 AC/DC应用实例
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Power Up Your LEDs
MOCVDs – 爆发性的成长!
2352
2500
annual increase
previosu total
2000
831
 中大尺寸LED背光
 LED照明
1500
 2010-2012
720
1000
584
1521
217
500
 2008-2011：四倍成长
 驱动因素
 中大尺寸LED背光急速成长
 LED照明初期萌芽
 2013-2015
185
801
584
399
 中大尺寸LED背光稳定成熟
 LED lighting急速成长
0
Y2008
Y2009
Y2010(E) Y2011(F)
source: TRI, July 2010
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LED照明渗透率预测
35%
32%
30%
樂觀
預期
悲觀
25%
20%
16%
16%
15%
10%
8%
4%
5%
0%
1%
1%
2009
9%
6%
2%
1%
2010
7%
5%
3%
2011
2012
2013
Source: GE Lighting 2011/06
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LED照明市场现状与展望
Source: LEDinside 2010/11
 LED照明市场预计将由2009年$1,017百万美元成长为2014年$8,175
百万美元，年复合成长率52%。
 最高成长的市场为LED置换灯泡的市场，年复合成长率92%。
 Philips Lighting预测2015年LED将会占有50%的住宅照明市场。
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LED照明预期成本结构
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LED照明应用的设计挑战
光学设计
安规/环境
应用需求
电源驱动
散热处理
机构特性
调光的挑战
-类比及数位调光
-相容于既有的可控硅调光器
-调光线性度
-不允许闪烁发生
特性的挑战
-转换效率
-电流涟波/电流精确度
-功率因数修正
安规的挑战
-电磁干扰兼容性
-总谐波失真(IEC 61000-3-2)
-使用寿命及可靠度
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8%-10%
光效损
10%-15%
电效损
10%-15%
输出:70Lm/W
热降额
量产品:100Lm/W
实验室成果:150-220Lm/W
LED额定输出vs.系统额定输出
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LED照明应用市场区隔
室内照明
MR16杯灯
PAR灯
E27球泡灯
T8/T5灯管
台灯
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LED照明应用市场区隔
户外照明
LED洗墙灯
LED路灯
LED隧道灯
LED强力泛光灯
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聚积照明产品线
由应用做区隔
LED 背光系统
40V 升压式
T8/T5灯管
LED台灯
40V 降压式
MR16杯灯
非隔离
降压/升降压式
隔离
反激式
E27球泡灯
DC/DC
AC/DC
LED洗墙灯
LED泛光灯
60V 降压式
60V 升降压式
LED路灯
PAR灯
LED舞台灯
LED隧道灯
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DC/DC解决方案
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过电流保护案例
Schottky diode reverse leakage
ON
ON: Switch turn-on
议题：热失控
 MR16杯灯直流驱动模块的控制器
或功率晶体常莫名烧毁
 肖特基二级管逆向漏电流在高温下
会急速上升,而此电流并未流经检流
电阻,因此控制器无法侦知
 聚积科技全新系列DC/DC转换器均
内建智能型侦测电路,可全时侦测肖
特基二级管漏电流的发生
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MBI6653：类比数位混合调光
议题：数字调光占空比<10%时容易发生闪烁
模拟调光会造成色温飘移
解决方案：
-利用两个不同的PWM调光输入讯号
PWMD：调变占空比
PWMA：调变输出电流(数字转模拟)
Micro
Controller
-案例研究：达成10%无闪烁调光
设定 PWMD = 50%
PWMA = 20%
实际输出亮度= 50% × 20% =10%
PWMD: 占空比调变
占空比调变至50%
D=50%
电流峰值降低20%
D=20%
PWMA: 电流峰值调变
总输出调光比= 10%
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MBI6660/6661：应用于路灯/隧道灯
10 Strings In Parallel
10~13LEDs In Series
电路设定
MBI6660
MBI6660
MBI6660
MBI6660
AC
AC/DC
52V
MBI6660
MBI6660
MBI6660
MBI6660
MBI6660
MBI6660
Normal Operation at High /
Low Temperature
TA =-40~85℃
Endurance Test：
Power On/Off 6000 times
Reliability Test：Burn In Test
100 hours at 85℃
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MBI6670：大电流、高调光比
 支持最高输入DC 60V
 支持Buck/Buck-boost
 多持多种调光输入
Release: 2011/10
FLT
ISP
FLT
VIN
VIN
EN
+
VSEN
-
ISN
DIMO
RSEN
 PWM数字调光(DIM)
 电压模拟调光(ACTRL)
 数字转模拟调光(DCTRL)
MP1
DIM
+
DCTRL
COMP
CLED
VACTRL
ACTRL
ROSC
ROSC
RCOMP
-
CIN
TIMR
CT
L1
CACTRL
RG
GATE
CVCC
PGND
VCC
GND
CCOMP
 支持高调光比
D1
VLED
MN1
VCS
MBI6670
RCS
 最高100,000:1
 外置MOS管支持大电流
 up to 5A
 逐周期限流保护
 外部设定PWM频率
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AC/DC解决方案
非隔离式架构
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降压式电源驱动模块
T8 LED灯管应用实例
Start-up
Switch-on
Switch-off
80~265
Vac
Fuse NTC
EMI Filter
D1
VIN
IDD
RS VDD
CS
Varistor
CIN
2
CG
Bridge
Rectifier
MBI6902
1
3
4
GND
DIM
VCCG
NC
GATE
NC
CS
GND
8
CDIM
RLIM
5
GND
Q1
参考设计通过
IEC/UL60950-1规范
VDD
GND
RGS
DF
RSEN
DR
L
V LED
COUT
Z DO
ILED
GNDE
*
Note: The "GND" and "GNDE" are different, please DON'T connect them together
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降压式电源驱动模块
EMI实绩演示-T8燈管(40V/500mA)
L1/110V
L1/220V


PASS
N/110V
PASS
PASS
PASS
N/220V
T8 20W @40V Load, 110VAC or 220V/60Hz, and EN55015 B Limits Test
Method: Use Agilent 4395A Network Analyzer to perform the conducted EMI measurements of the power module(EN55015B).
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降压式电源驱动模块
实绩演示-T8燈管(40V/500mA)
0.57
88
87.5
0.55
电流误差<5%
0.54
Efficiency(%)
Output current(A)
0.56
0.53
0.52
87
86.5
效率>86%
86
0.51
0.5
85
100
110
220
265
85.5
85
100
Input Voltage(V)
110
220
265
Input Voltage(V)
20.7mm
功率因数>0.90
9.5mm
具竞争力的驱动板尺寸
13.4mm
17mm
249mm
H=~9.5mm
17mm
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AC/DC非隔离式电源驱动模块
自带功率因数修正方案
8W E27 (28x25x21)
1
0,95
0,98
0,90
0,96
0,85
0,94
12W(60V/200mA)
0,92
0,80
21W(70V/300mA)
12W(60V/200mA)
21W(70V/300mA)
0,9
0,75
85
110
150
220
260
85
110
150
220
260
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AC/DC解决方案
隔离式架构
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反激式原边回馈电源驱动模块
DBR
T1
VAC
CS
RS
LF
CI
CF
Do
NP
DS
RST
LED +
NS
聚积科技专利：次边放电时间侦测
聚积科技专利：EMI抑制电路
Co
LED DDD
MBI6801
RG
MB5003
VDD GATE
VCCA FLR
RVS2
CVS
RTH
TH
NA
RGS
CS
VS
RVS1
CDD
S1
CFLR
RCS
GND
NTC
演示板测试实绩
Line regulation
Load regulation
Efficiency (Max)
PCB size
7W
±1.4%
±0.7%
82%
55mmx20mmx20mm
20W
±0.4%
±0.6%
85%
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反激式原边回馈电源驱动模块
主动式单级功率因数修正
T1
RS
EMI filter
CS
Do
Cin
VAC
NP
OUT +
NS
Co
DS
Ro
DBR
RST
VNA
VNA
RG
DDD
VDD
CCOMP
RVS1
CDD
VS
RVS2
CVS
COMP
GATE
NA
S1
CS
FB
GND
CT
VS
CT
OUT -
RGS
VS
RCS
MB5004
MBI6802
Ciso
7W E27 (56x20x20)
符合IEC61000-3-2
对总谐波失真的规范
Line regulation
Load regulation
Efficiency
Power factor
7W
±2.8%
±2.2%
78%- 80%
0.95-0.99
15W
±2.7%
±1.5%
80%-85%
0.92-0.99
15W T8 (255x17x13)
15W T8 (255x17x10)
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AC/DC隔离式电源驱动模块
主动式单级功率因数修正-全电压范围下PFC能力演示
110Vac, 7W/350mA
PF = 0.99
220Vac, 7W/350mA
PF = 0.95
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AC/DC解决方案
可控硅调光
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可控硅(TRIAC)动作原理
TRIAC Dimmer
维持可控硅正常工
作的要素：
 需要足够的维持电流
Holding Current (IH)
[10~50mA]
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AC/DC可控硅调光模块
适性控制的可控硅调光解決方案
MBI Patent Pending
 适合所有双向可控硅
 主动侦测可控硅维持电流
 维持电流补偿
 实现最低无闪烁导通角、减低使用空转范围
 减低效能损失
 适性控制的维持电流补偿
7W E27 (58x26x20)
15W PAR38 (69x26x23)
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AC/DC可控硅调光模块
适性控制的可控硅调光解決方案实绩演示
MBI Patent Pending
85%
Ef f iciency(%)
84%
Vo=24V
83%
Vo=27V
82%
Vo=30V
81%
80%
175
190
205
220
Vac(Vrms)
235
250
265
15W/500mA PAR38 220V效率测试
Vac(V)
Vo(V)
Io(mA)
Pin(W)
Po(W)
PF
THD
BCM
η(%)
175
30.47
463
17.12
14.11
0.985
14.04
Y
82.40%
220
30.5
473.3
17.35
14.44
0.978
14.59
Y
83.20%
265
30.52
480.4
17.67
14.66
0.966
16.38
Y
82.98%
Line,Reg(%)
1.84%
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AC/DC可控硅调光模块
适性控制的可控硅调光解決方案实绩演示
MBI Patent Pending
7W/350mA E27 220V 谐波测试
15,00
220
46.92
0.95
Limit (%)
30*PF
10
7
5
3
Class C Limit
Measured THD of 220V/7W E27 driver
10,00
Limit (mA) Measured (mA)
13.37
9.38
4.69
3.05
3.28
2.22
2.35
1.75
1.41
1.25
Current (mA)
Vin (V)
Iin (mA)
PF
Order
3
5
7
9
11
5,00
0,00
3
5
7
9
Harmonic Order
11
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