2_HK LED product seminar

LED 照明防水電源應用簡介研發部賴忠富

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大綱電源CC/CV特性簡介 LED驅動方式 MW電源架構簡介電源供應器應用 LED驅動設計簡介

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LED驅動特性

LED的驅動在輸入電壓達到轉折順向電壓(Vf)後，即由順向電流(If)來決定LED的亮度等相關特性。 R→If→亮度順向電阻決定順向電流值→決定亮度

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LED電源工作模式‐ CC & CVPower supply 一般用途為提供Constant Voltage(C.V.) Over Load 保護方式: shut down, Hiccup, Constant current(C.C.)  C.C. Mode 時輸出電壓下降,需考量Operation Voltage Range (明緯產品Min. 75% Vo皆可保持PF >0.9)

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LED電源工作模式‐ CV & CC恆定電壓(CV)模式：一般電源供應器的輸出，在額定的電流範圍內，為恆定的電壓輸出，輸出負載(電流)的變化，並不會影響輸出電壓，且維持所有的輸出特性，大部分的產業運用都是需要CV模式，而超過的電流則會使電源進入保護(OLP)狀態。

恆定電流(CC)模式：以前所謂的定電流CC的需求，乃因客戶的負載如為電容性或電感性，啟動瞬間呈現“短路”狀態，會使電源進入過電流保護模式而不會開機，因此必須設計“保護模式”為CC模式，以確保能順利啟動負載。但LED因電流驅動的特性，採直接驅動LED,電源將被進入定電流狀態，而輸出電壓反而會下降至LED的順向導通電壓(Vf)總和。

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LED電源工作模式– MW 的 CV+CC明緯同時提供CV+CC的驅動能力,符合所有應用需求 單一機型符合LED定電流驅動的特性，可直接驅動 LED。 亦可搭配定電流IC使用，可調電壓範圍廣，可簡化恆流IC的設計。 使用範圍廣泛，除使用於LED照明，亦可使用於一般工業電源及較惡劣環境。 恆流特性好，100~240Vac輸入範圍內，CC恆流誤差在1%內，可達到外加恆流IC的恆流水準。 完整確認CV+CC的電氣特性，符合所有燈具系統的設計及法規需求。

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LED電源工作模式– MW 的 CV+CCCV+CC設計的優點: 客戶僅需承認少數機型即可符合所有設計需求，避免開發或承認過多機型。 節省客戶成本‐‐‐安規申請費用/庫存費用/機型管理承認費用/量大降價 燈具設計時程短、成本低廉、系統效率及穩定度高。 於變更設計時，電源部分符合定電壓或定電流之燈具系統設計需求，系統設計更具彈性。

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LED驅動方式簡介直接驅動

串聯電阻

恆流驅動IC

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電源設計優缺點比較 -直接驅動LED電源工作於定電流CC模式優點:

設計最簡單成本最低燈組的效率最高較少EMI及干擾問題 LED均流能力最差，影響壽命 LED需挑選，作業困擾電源的特性限制多

缺點:

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電源設計優缺點比較‐串聯電阻驅動LED電源工作定電壓CV模式優

點:LED燈組的設計簡單整體成本及複雜度低較少EMI及干擾問題

缺點:效率最差，電阻損耗大 LED均流較差單一LED損壞易使電阻燒毀

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電源設計優缺點比較‐線性IC驅動LED電源工作定電壓CV模式優點: LED驅動IC電路

LED的均流能力佳 LED的壽命及可靠度佳 EMI及干擾尚可 LED仍需挑選，作業困擾 LED driver溫昇高 LED driver的效率仍差

缺點:

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電源設計優缺點比較‐ PWM IC驅動LED電源工作定電壓CV模式優點:

LED的均流能力最佳 LED的壽命及可靠度最佳無須挑選LED 的Vf差異 Driver 效率及散熱考量較佳成本最高，線路設計複雜 EMI干擾及雜訊異音最大 Driver另件多可靠度考量整體燈具的效率較直接驅動差

LED驅動IC電路

缺點:

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LED電源PFC線路‐方塊圖Non PFC

Single stage PFC

Two stage PFC

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PFC線路架構–優缺點比較線路架構無 PFC明緯機型 ELN LPV/LPC LPL/LPH CLG/PLN ‐ 60 PLN‐30 PLP‐30/60 CEN‐series CLG/PLN‐ 100 / 150  HLG‐series優點缺點應用限制 無節能環保 應用產品及用途受限，無法適用照明設計 成本最低 無PFC不符節能環 電源架構、保趨勢特性簡單可 多數照明法規限制靠 成本低 線路簡單 小功率時效率高 高功率設計 PFC特性佳 效率高 負載特性佳

單級 PFC

無hold up time易受 中小功率限制 AC電源端變化 Ripple 較大 較大的漣波電流 (直 回授不易調整影響接驅動需考量) PF 負載特性影響大 成本高 線路複雜 同一般電源可應用於多數及照明環境，無特別限制

兩級 PFC+ PWM

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LED電源應用– HLG‐240 vs. CEN‐100效率EfficiencyCEN‐100‐48 115V Pin P.F Vo Io efficiency103.4W 0.991 44.93V 2.06A 89.6%

HLG‐240‐48 115V267W 0.993 46.77V 5.24A 91.6%

240V100.8W 0.966 44.39V 2.07A 91%

240V260W 0.949 46.84V 5.22A 94.1%

測試CEN‐100及HLG‐240於高、低輸入電壓時效率變化情形及效率上的差異。

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LED電源應用‐ HLG‐240 vs. CEN‐100效率

LED直接驅動模式下，操作於輸入電壓230V,改變LED負載大小(Vf變化)所造成效率的變動情形。較低的LED Vf將使LED電源效率下降,建議設定在85%~95%的電源額定輸出電壓。

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LED電源應用– HLG‐240 vs. CEN‐100 PF

LED直接驅動模式下，操作於輸入電壓230V,改變LED負載大小(Vf變化)所造成PF的變動情形。較低的LED Vf將使LED電源PF下降,建議設定在85%~95%的電源額定輸出電壓。

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LED電源應用‐散熱考量依據工作溫度、使用功率、環境等影響壽命選適當較低環溫的位置固定LED電源，使LED與電源壽命相同(環境溫度上升10度,電源壽命減少50%)

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LED電源應用– AC 側調光AC 側Phase Cut 調光 開關電

源+ 傳統式TRIAC調光 TRIAC可分為Leading edge(前緣)、 Trailing edge(後緣) 常用於室內照明系統 TRIAC差異與電源搭配的考量Leading

Trailing

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LED電源應用– DC側調光DC 側恆流控制調光 ELN及HLG系列為選購配置 PLN及CLG系列可修改配置 三種方式‐外加電壓控制、可變電阻型、外接調光器 (PWM控制) 利用外加定電流IC之調光功能– PWM及 1~10Vdc

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LED電源應用– DC側調光外加電壓方式，利用外加電壓5Vdc 即可控制流過 LED 45 %的最大電流,因此可實現LED亮度的控制。電阻調光為利用外加電阻方式，可以控制LED電流,實現LED的亮度控制。 PWM調光方式為外加PWM訊號，在50%責任週期比時可控制LED流過電流而達到60%亮度顯現。