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最全LED燈絲燈驅動電源方案解析

LED燈絲燈就是從外形上看用LED製作的白熾燈。以往LED光源要達到一定的光照度和光照麵積,需加裝透鏡之類的光學器件,一方麵影響光照效果,另一方麵會降低LED應有的節能功效,而LED燈絲可以實現360°全角度發光,大角度發光且不需加透鏡,就可實現立體光源,帶來前所未有的照明體驗。

LED燈絲的生產技術

LED燈絲是將無背鍍的藍光LED燈珠固晶在藍寶石、透明陶瓷、熒光晶體、玻璃、金屬等做成的基條上,再通過金線串聯,以及塗覆熒光粉而製成[3]。其流程如下圖所示。

 

目前燈絲燈的基板主要分為兩大類,硬性基板和柔性基板,硬性支架通常用量較多的有陶瓷和銅支架,柔性支架主要為FPC(聚酰亞胺或聚酯薄)、BT(樹脂板)、PE(聚乙烯)支架,如下圖所示。

 

目前市場上硬性基板燈絲采用正裝芯片封裝的較多,正裝芯片封裝采用固晶膠或者共晶技術將芯片固定在基板上,通過金線或者合金線實現電氣連接,如下圖正裝燈絲封裝圖所示。

 

柔性燈絲通常采用倒裝芯片,部分硬性基板也有采用倒裝芯片,倒裝芯片也就是無引線覆晶封裝,無引線覆晶封裝是通過 共晶/回流焊接技術將電極接觸麵鍍層上的錫或金-錫合金的電極芯片直接焊接到基板上,這樣既可以固定芯片,又可電器連接和熱傳導。

燈絲點亮時,由於基板具有一定的透明度,以及熒光膠層的折射,使燈絲具有360°發光的特性,所以在點膠時,燈絲通常進行正背麵點膠,熒光粉將LED燈絲全部包裹,保證藍光不會析出,防止藍光傷害視網膜。

三種LED燈絲燈的驅動電源

1、即將被淘汰的阻容降壓電源

2、目前主流的非隔離開關恒流驅動電源

3、新興的高壓線性恒流驅動電源

如今,新一代占位空間更小的驅動電源芯片和方案都能滿足燈絲燈無塑件的要求。

當前,世界各國的電網電壓各不相同,不少國家有二個不同的電網電壓在同時並用,如美國、加拿大、墨西哥、日本、巴西、越南等,電網電壓從AC100V-240V,跨度較大,這就要求燈絲燈的電源能適用AC100V-240V的輸入電壓。

而燈絲燈的工作電壓、電流基本要求是DC150V/10-30mA,因此會按不同的輸入電壓範圍將電源設計成升壓(輸入AC90-130V)、降壓(輸入AC180-265V)、自動升降壓(輸入AC90-265V)三種不同的模式,以適應不同的電網電壓。

燈絲燈的主流產品驅動電源的常規參數

1、蠟燭燈功率:2W,3W,4W; 輸出電壓為DC150V,輸出電流為10-12mA,14-15mA,20-22mA;

2、球泡燈功率:2W,4W,6W,8W; 輸出電壓為DC150V,輸出電流為10-12mA,22-24mA,33-36mA, 44-48mA。

SM2082C線性恒流燈絲燈方案

SM2082C是單通道LED線性恒流驅動控製芯片,輸出電流由外接電阻設置為5mA~60mA,且輸出電流不隨芯片OUT 端口電壓而變化,係統結構簡單,外圍元件少,方案成本低。燈絲燈方案的應用原理(圖1):

 

SM2082C提供ESOP8和TO252兩種封裝,可用於E14,E27等多種接口的驅動方案。上圖中E1電容可根據客戶方案進行取舍設計,如果E1電容省略,會存在交流的頻閃。

下圖是E14接口的方案PCB原理圖(圖2):

 

本方案PCB采用ESOP8封裝的SM2082C設計,通過點狀漏銅處理增強散熱能力,采用兼容電解電容設計,可通過EMC認證,輸出電流範圍是10mA到15mA,支持110Vac或220Vac單電壓輸入,電壓波動範圍在±10%以內為佳。

由於SM2082C是線性恒流方案,需要LED燈絲的總電壓較高,並且在輸入電網波動範圍較大時,輸出電流變化大;因此在輸入電壓波動較大時,可以采用非隔離的恒流驅動方案。

SM7313P非隔離恒流驅動燈絲燈方案

SM7313P是一款高精度高效率的非隔離LED恒流驅動控製芯片,芯片采用BUCK電路結構,工作在固定頻率模式,隻需要使用相當小的貼片電感就可以實現5W以內的輸出小電流高電壓方案。恒流精度可以達到全電壓範圍±3%,外圍元件少,方案成本低。SM7313P還具有LED輸出開短路保護等保護功能。

 

本方案的電源板直徑15.4mm,高度14mm,可直接放入E14燈頭內,無需白色塑膠套件,當選用30V/20mA燈絲2串1並時,可支持100Vac~265Vac的輸入範圍。

SM7313P實現的燈絲燈方案,LED燈絲的電壓不再受限,30V到150V等多種電壓可選。當然,SM7313P也支持E27接口規格的應用,輸出電流可達40mA,當輸出電流更大時,可采用我司的SM7315P或SM7307等芯片進行方案設計。

SM7315P/SM7307 非隔離大電流燈絲燈方案

SM7315P與SM7307都是非隔離BUCK LED恒流驅動控製芯片。采用高壓自啟動及供電技術,不需要輔助繞組提供電源,無需任何的補償元件,即可實現恒定的輸出電流。外圍元件少,方案成本低,SM7307的方案原理圖如圖4。

 

圖5是SM7307實現的燈絲燈方案實物圖,直徑為19mm,認證與非認證兼容,采用EE8.3小電感,可支持6W以下的多種規格應用150V/35mA,60V/60mA,60V/80mA等。

 

SM7315P與SM7307的PCB兼容,同時可以省略反饋環路,電路更簡潔。

目前燈絲燈方案的的一些典型規格列表如表1:

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