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LED電源解決方案

1. 如何選擇明緯LED電源供應器?

a. 依客戶系統需求與應用方式決定適合的瓦數,包含欲設計之功率安全余裕度,
    并考慮系統之驅動方式設計。 ? 
   .利用明緯電源供應器「直接驅動」LED燈具,選擇要點可參閱問題(2)與(3)。 ? 
   .利用明緯電源供應器,搭配恒定電流源之LED驅動IC,以達到更精確的定電流驅動,選擇要點
     可參閱問題(2)與(3)。
b. 確認LED電源供應器的工作環境,以選用合適之防水防塵(IP)等級,或是合適的機型結構
   (金屬殼、塑料殼、PCB式)。
c. 是否需具備功率因子矯正(PFC)功能: 采用單級PFC架構之機型僅可使用于LED負載,
   而采雙級PFC架構者則可泛用于一般負載。
d. 若系統設計采電源供應器直接驅動LED,是否需要可調整輸出電壓/電流之機型,或是具備調
    光功能(dimming)之機型。

機 型

外殼材質

IP

PFC

Vo/Io
調整

調光 
功能

應 用

金屬

塑料

CLG-150
HLG-40H/60H/80H
100□/120□/150□/185□
HLG-240
/320H

v

 

65
67

v
(雙級)

v

v

一般
泛用

HLG-60H-C/80H-C/
120H-C/185H-C
HBG-100/160/240
HVGC-100/150

v

 

65
67

v
(雙級)

v

v

LED
專用

CLG-100

v

 

67

v
(雙級)

 

 

一般
泛用

CLG-60

v

 

67

v
(單級)

 

 

LED
專用

CEN-60/75/100

v

 

66

v
(單級)

v

 

LED
專用

HVG-100/150
HSG-70

v

 

65
67

v
(雙級)

v

v

一般
泛用

HLN-40H/60H/80H v64v
(雙級)
v
(A Type)
v
(B Type)
一般
泛用
LCM-40(DA)/60(DA)

 

v

20

v
(雙級)

僅Io

v
(DA)

LED
專用

LPF-16□/25□40/
60/90
 v67v
(雙級)
 v
(D Type)
一般
泛用

PLN-100

 

v

64

v
(雙級)

v

 

一般
泛用

PLN-30/45/60

 

v

64

v
(單級)

v

 

LED
專用

PLN-20

 

v

64

v
(單級)

僅Io

 

LED
專用

PLC-100

 

v

 

v
(雙級)

v

 

一般
泛用

PLC-30/45/60

 

v

 

v
(單級)

v

 

LED
專用

ELN-30/60

 

v

64

 

v

v
(D/P Type)

一般
泛用

LPH/LPL-18
LPV-20/35/60/100
 

v

67

 

 

 

一般
泛用

LPHC/LPLC-18
LPC-20/35/60 

 

v

67

 

 

 

LED
專用

APV-12/16/25/35 v30   一般
泛用
APC-12/16/25/35 v30   LED
專用
PCD-16/25/40/60 v30v
(單級)
 v
(AC相切)
LED
專用
PLD-16/25/40/60
PLM-12/25/40
 v30v
(單級)
  LED
專用

PLP-20/30/45/60

PCB形式

 

v
(單級)

僅Io

 

LED
專用

HLP-40H/60H/80HPCB形式 v
(雙級)
 v一般
泛用

ULP-150

U型

 

v
(雙級)

僅Vo

 

一般
泛用

2. LED 燈具系統配置應用方式有那些?其優缺點為何?

                            表二 LED驅動方式與電源選用

驅動方式與電源選用

特點

優缺點

直接驅動
使用C.C.模式電源

電源供應器輸出電壓等于所有串接LED之VF值總和,IF因溫度變化影響會有較大之變化

○價格最低
○效率最高
Ⅹ并聯之各路電流不穩定
Ⅹ并聯之各路LED亮度不平均
Ⅹ光衰快,LED壽命最低

串聯電阻
使用C.V.或C.C.模式電源均可

超過所有串接LED VF值總和之壓差會降于串接電阻上,電流(IF)穩定度中等

○價格低,僅增電阻之成本
Ⅹ效率最差,增加了電阻耗損

串聯恒流驅動IC
使用C.V.電源


IC自動調節各路電流IF,電流誤差小

○光衰慢,LED壽命最長
Ⅹ效率差
Ⅹ價格最高

3. 選擇LED電源供應器注意事項?

a. 燈具系統采直接驅動設計 ? 
LED工作電壓范圍上下限串接總合都需要在LED電源供應器輸出電壓范圍內,例如LED規格為3.4~3.6V,使用6串的串接電壓為20.4~21.6V,此時就要選擇輸出為24V(定電流區間18~24V)的機型。 ?
具功因矯正功能機型,PF值如要求需大于0.9,負載需大于規格書PFC定義范圍,功率因子與輸出負載關系如圖(1)所示,會依機型定義不同,一般設計值為75% LOAD以上。 ?
如果使用在輸入電壓不穩定場所,如使用發電機設備或使用在重工業區,請選擇表一中〝一般泛用型〞產品。
b. 燈具系統采恒流IC設計
驅動IC的啟動電壓設計需接近LED電源供應器的輸出電壓。 ? 
驅動IC對于電壓穩定度要求較高,建議采用表一中〝一般泛用型〞產品。 ? 
具功因矯正功能機型,負載需大于規格書PFC定義范圍,功率因子與輸出負載關系如圖(1)所示,會依機型定義不同,一般設計值為75% LOAD以上。 ? 
使用驅動IC有可能會產生EMI搭配問題,燈具設計完成需再確認EMI,如有EMI問題可參閱LED電源供應器應用問題(11)。      


4. 請問在LED照明設計上,如LED燈條設計采12顆LED為一串(VF假設為3.5V),4串并聯
   ,每串電流為0.7A,直接接于電源輸出端且沒有串接定電流驅動器時,要如何選擇適用
    的電源?

首先要先確認LED電源需選擇可以工作于定電流模式之電源 
每串LED工作電壓 = 3.5V X 12顆 = 42V 
LED燈具總需求電流 = 0.7A X 4串并聯 = 2.8A 
LED電源需求瓦數=42V X 2.8A = 117.6W 
LED電源供應器瓦數/電壓選擇應為大于且最接近所需瓦數/電壓者
先以150W/48V需求選擇LED電源供應器,再確認所選用電壓/瓦數的電源是否符合定電流區間與PF>0.9的定義要求。 (117.6W/150W = 78.4% > 75%)
例如此題可選擇CLG-150A-48V 調整輸出電流為2.8A

注: 一般同一批LED的VF電壓可能為一區間(如3.4~3.6V),每顆LED均有差異,電源選用上需納入此差異之考慮
 
5. 同上題,如燈具設計上擬采LED燈條串接定電流驅動器之方式,要如何選擇適用的
    電源?

首先要先確認每串LED順向電壓總和,再加上恒流驅動器的跨電壓約2V 
每串LED工作電壓 = 3.5V X 12顆 = 42V 
驅動電路電壓 = 42V + 2V = 44V LED 
電流 = 0.7A X 4串并聯 = 2.8A 
驅動電路瓦數=44V X 2.8A = 123.2W 
LED電源供應器瓦數/電壓選擇應為大于且最接近所需瓦數/電壓者 
先以150W/48V需求選擇LED電源供應器,再確認驅動電路實際瓦數是否符合PF>0.9的定義要求(123.2W /150W = 82.13% >75%) 
例如此題可選擇CLG-150A-48機型并調整輸出電壓為44V或可直接使用
6. LED電源供應器規格中所提到的CV、CC、CV+CC是什么?

CV Constant Voltage (定電壓輸出)。一般電源供應器會提供一穩定電壓(constant voltage)給負載用,不論AC輸入電壓變化(90~264VAC)或負載輕重載變化,輸出電壓均能維持于誤差值以內(單輸出機種多為1~2%)。如以LPV-60-48驅動LED driver + LED燈條,LED電源供應器之輸出電壓會穩定在48V的輸出。(如圖2a)
CCConstant Current (定電流輸出)。以提供穩定電流(constant current)為目的,LED電源的輸出電壓會由負載端的LED順向電壓(Vf)總合決定。 例如使用Vf=3.5V @ 350mA 的LED串聯12顆,順向電壓(Vf)總合3.5*12=42,若再二串并聯,If(順向電流) = 350mA*2 = 700mA。 此時若選用明緯定電流式LED電源供應器LPC-35-700 (使用輸入電壓90~264VAC,輸出規格為48V/700mA) 直接驅動LED負載,LED電源會工作在CC模式,輸出電壓則會降到42VDC,輸出電流則穩定在700mA,如圖(2b)所示。
CV+CC明緯具定電流輸出功能之LED 電源供應器皆具有”C.V.+C.C.”之特性,也就是說開機時為〝定電壓(C.V.)模式〞,適合搭配LED 驅動IC 或串接限流電阻使用;而當輸出電流超過額定值到達定電流區間后則工作于〝定電流(C.C.)模式〞,可用于直接驅動LED之設計。此種C.V.+C.C.之特性可應用于各式LED 配置方式中,使得系統設計上更具彈性。


7. 為何有時LED燈串設計上有LED驅動IC時會造成LED電源無法順利開機? (電壓被LED箝 制而無法上升至額定電壓值)

依據使用電路的不同,會有不同操作問題如下 ? ?
.升壓(Boost)模式電流驅動IC
 由于驅動IC的啟動電壓都遠低于LED燈串的順向工作電壓,因此驅動IC在低電壓時即開始啟動,往往IC啟動電壓甚至遠不足電源電壓的一半,此時若要達到額定功率輸出,驅動電流至少要達到電源供應器輸出額定電流的2倍以上,故會因電源供應器無法提供如此大的電流而無法驅動LED定電流模塊。
.降壓(Buck)模式電流驅動IC
 選用電源輸出電壓遠高于LED燈串的順向電壓時(例如電源輸出48V,而LED燈串僅24V時且兩者之間功率相當時),當電源啟動到LED開始導通時LED電源供應器立即進入定電流操作模式,由于此時LED的消耗功率設定遠大于此時電源定電流的驅動能力,造成驅動線路無法正常工作,而電源電壓則被箝制在LED燈串的順向電壓下。 因此建議在LED驅動設計時將驅動IC的啟動電壓提升到接近電源輸出電壓或加入緩啟動功能(如圖3),待電源輸出電壓建立好后再啟動驅動模塊。或者選擇電源時(使用在降壓式模塊)須選用電源輸出電壓接近LED燈串電壓,而且驅動功率須留有余裕的電源供應器(LED消耗功率/ 0.85)。

DIM PIN 為PWM調光控制PIN也有標示為為EN (Enable) 
DIM(or Enable)保持0V時內部SW為關斷; DIM之電壓達到1.5V(Typ)時則Turn ON。
因此設定DRIVER的啟動電壓Vstart: 
Vstart = (VDIM/RB) x (RA+RB),Vstart設定以高出 LED的工作電壓5~10%為原則

8. 為何使用明緯LED電源供應器,LED有些微明暗變化或閃爍現象?

明緯針對LED電源推出一系列產品,有些因為成本考慮而選擇使用單級PFC線路架構,此架構有以下使用限制:?

?抗AC變化能力差
 此架構沒有使用輸入大電容,如使用在輸入電源質量不 穩定之地區,會導致輸出電壓與電流也不穩定而造成LED有明暗變化現象,而若于輸入電源穩定時則不會有此問題發生。
?輸出電壓漣波
 也因為輸入沒有使用大電容濾波,輸出漣波電壓會較一般雙級PFC架構大,如圖(4)所示。有時會因漣波電壓的波谷過低,造成串聯恒流IC應用時會因驅動電壓不足而造成LED閃爍,此時可以將電源供應器輸出電壓調高,使輸出電壓波谷高于所需要的驅動電壓或選擇高一級電壓輸出的電源供應器。
?諧波電流(Harmonic current)
 單級PFC電源供應器應用于定電壓(Constant voltage)條件時(泛指串聯恒流IC使用),其中諧波電流可能會變差。
建議當應用場合屬輸入電源不穩定的地區或是串聯恒流IC應用時,請選擇表(一)中”一般泛用型”之機型(非單級PFC線路架構)或請與明緯業務/工程人員聯系。

9. LED電源供應器是否可并接使用?

明緯LED power supply 并無并聯功能,不可做并聯使用,如有大瓦數需求,建議選擇足夠瓦數的電源供應器或將LED分割成幾個區塊各別供應電源,LED布局上也要依圖(5)所示,將各別電源供應器的輸出地回路分開。相反地,小瓦數的LED燈串則可并接后再由一較大額定的LED電源供應器來驅動(如圖5所示),但須考慮其均流性。


10. LED燈具應用于照明,其諧波電流與THD(總諧波失真)要求為何?

照明產品諧波要求還是依據EN61000-3-2,只是限制值會依據輸入功率而有所不同,輸入功率大于25W須符合Class C要求,小于25W只要符合Class D。目前EN61347并無針對總諧波失真/THD (Total Harmonic Distortion )之要求,但臺灣國家標準CNS15233則要求THD需小于33%;美國Energy Star標準針對固態照明(SSL)設備則以ANSI_C82-77-2002標準為主,一般產品要求THD需小于32%,部分特殊產品為20%,而明緯LED電源供應器具雙極PFC機型之產品一般均小于20%,測試輸入輸出條件為277VAC/60Hz/80%load。

11. 使用貴公司LED電源產品,是否會有EMI問題? 如何解決?

.獨立外置型(金屬/塑料外殼):
?EMI測試采用電源與LED負載分離測試并出具EMC報告(EN55015/EN55022),如具有FG接地機型遇有EMI問題,建議可先試著將電源本體及LED燈體皆與FG連接,可降低整體EMI噪聲干擾,另外由于輸入及輸出線長依據客戶應用可能長達數米,其共模噪聲將非常大,建議于靠近LED燈體端加上共模夾扣鐵心可有效降低此噪聲,AC如線長亦可采此方式對策(如圖8)。

圖8 Surge與EMI對策
.內置PCB/U外殼型:
 如PLP/ULP系列,其結構設計采用與LED模塊同一金屬結構,因此EMI測試是如圖(6)所示,采用鐵板模擬金屬平面,但由于LED系統的差異,輸入輸出配線的影響還是很大,因此配線的處理亦會影響EMI的測試結果,建議絞線并于末端增加夾CORE抑制噪聲。

圖6 PCB型與U型產品EMI測試配置
.LED模塊具有LED driver IC:
上述的EMC應用對策建議,如果面臨到客戶采用LED driver IC做為CC恒流驅動的條件下將可能使EMI的對策更形復雜,由于LED driver IC本身即為高頻切換(數百k~數Mhz)的線路結構, 因此本身的噪聲抑制更為重要,其PCB布局的配置需重視IC接地大小及輸入輸出的電容及電感配置,一般建議如圖(7) 所示,需于LED電源供應器輸出線到LED driver PCB間加上 common choke及高頻X電容。

圖7 含LED driver IC系統之EMI對策方式
12.明緯LED電源對于雷擊突波最高可耐受多少?

明緯LED電源供應器產品線中,雷擊突波耐受能力最高的為CEN/CLG與HBG, HLG, HLN, HLP, HVG, HSG系列產品,可達到重工業等級(4kV),如需更高的SURGE耐受需如圖(8)所示,再外接ZNR(470V)或Gas Tube(500V)對策,但需考慮整體安規要求。于多盞燈具應用時,為符合法規上需求可加裝雷擊電壓保護器(SPD: Surge Protection Device)。

圖8 Surge與EMI對策
13.明緯LED電源供應器的輸出電壓、電流是否可由使用者自行微調?

欲修改輸出電壓電流的客戶可參考表一”明緯LED電源供應器產品比較表”中V/I調整字段,依調整電壓、電流需求選擇LED電源供應器,調整范圍請參閱產品規格書。明緯LED電源供應器的輸出電壓、電流微調是經由內部可變電阻進行調整,除PLN與ELN系列機型需如圖(9)拆上蓋,由SVR1/SVR2調整,其于都可直接如圖(10)由外殼上之Io ADJ、Vo ADJ孔位調整。另外調整電壓、電流后,需確認總輸出功率不可大于輸出額定值,也要確認調整后上蓋與防水塞都需組裝確實。
圖9 拆上蓋機型V/I調整位置圖10 調整V/I位置
14.ELN-30/60-XXD(P) 調光功能產品如何應用?

如圖(11)(12)所示,于〝DIM+〞與〝DIM-〞間加入直流電壓控制(D Type)或PWM控制訊號(P Type),便可藉由調整電源供應器輸出電流進而控制LED電流,由于此控制訊號與輸出電流并非直接呈線性關系且有一定的誤差,建議應用在不要求精確度的調光控制。
15. 明緯LED電源供應器規格中之IP等級(如CLG-100的IP67)定義為何?

明緯LED電源多具備有防塵防水設計,主要系依據IEC60529 國際標準,內容描述如下表:

表三:防塵防水(IP)等級說明

IPxy防塵防水等級
防塵等級(x表示)防水等級(y表示)
0. 沒有任何保護 
1. 防止大的固體侵入(>50mm) 
2. 防止中等大小的固體侵入(>12mm) 
3. 防止小固體進入侵入(>2.5mm) 
4. 防止物體大于1mm的固體進入 
5. 防止有害的粉塵堆積 
6. 完全防止粉塵進入
0. 沒有任何保護 
1. 水滴滴入到外殼無影響 
2. 當外殼傾斜到15度時,水滴落到外殼無影響 
3. 水或雨水從60度角落到外殼上無影響 
4. 液體由任何方向潑到外殼沒有傷害影響 
5. 用水沖洗無任何傷害(12.5公升/分) 
6. 用大量水柱沖洗無任何傷害(100公升/分) 
7. 可于短時間內耐浸水(30分鐘,距水面1米) 
8. 于一定壓力下長時間浸水,測試時間及條件由制造商與買方定義
*IP64-IP66等級機型,適用于室內潮濕環境或戶外有雨遮之場所,實際安裝相關限制要求,
 請參考IP等級測試之定義 
*IP64 等級以上機型,適用于室內潮濕或戶外之場合 
*IP67產品并無法長時間置于水中
16. 如欲設計LED路燈 ,明緯可提供何種解決方案 ?

HLG-185H

直接驅動

? 成本最低 
? 系統配置最簡化 
? 任一路損壞其他路會陸續損壞
? 每路不均流

HLG-185H+LDD

AC/DC 電源 
+
DC/DC 驅動器

? 成本較高
? 每路獨立,無不均流問題
? 需預留插件空間給LDD


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