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1

P o w e r U p Y o u r L E D s

LED 照明设计与应用趋势

聚积科技

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今日议程

2

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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MOCVDs – 爆发性的成长 !

2008-2011：四倍成长 驱动因素

中大尺寸 LED背光 LED照明

2010-2012 中大尺寸 LED 背光急速成长 LED照明初期萌芽

2013-2015 中大尺寸 LED 背光稳定成熟 LED lighting急速成长

3

Y2008 Y2009 Y2010(E) Y2011(F)0

500

1000

1500

2000

2500

399 584

801

1521

185

217

720

831

annual increasepreviosu total

2352

584

source: TRI, July 2010

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LED 照明渗透率预测

4

2009 2010 2011 2012 20130%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

35%

1% 1% 3%5%

7%

1% 2%

6%

9%

16%

1%4%

8%

16%

32%

樂觀預期

Source: GE Lighting 2011/06

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LED 照明市场现状与展望

5

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

6

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LED 照明应用的设计挑战

7

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

光学设计

安规 / 环境

应用需求

电源驱动

散热处理

机构特性

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LED 额定输出 vs. 系统额定输出

8

8%-10%

热降额10%-15%

光效损10%-15%

电效损量

产品

:100

Lm

/W

实验

室成

果:1

50-2

20L

m/W

输出

:70L

m/W

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LED 照明应用市场区隔室内照明

9

MR16杯灯

台灯PAR灯 E27球泡灯 T8/T5灯管

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LED 照明应用市场区隔户外照明

10LED强力泛光灯

LED洗墙灯

LED隧道灯LED路灯

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聚积照明产品线由应用做区隔

11

AC/DC

DC/DC

60V 降压式

40V 降压式40V 升压式

非隔离降压 / 升降压式

隔离反激式

T8/T5灯管

E27球泡灯

LED 背光系统

LED隧道灯LED路灯

LED洗墙灯 LED泛光灯

MR16杯灯LED台灯

PAR灯

60V 升降压式

LED舞台灯

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DC/DC 解决方案

12

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过电流保护案例

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

13

ON

ON: Switch turn-on

Schottky diode reverse leakage

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MBI6653 ：类比数位混合调光

14

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 )

- 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%

D=50%

D=20%

PWMD: 占空比调变

PWMA: 电流峰值调变总输出调光比 = 10%

电流峰值降低 20%

占空比调变至 50%

Micro Controller

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15

MBI6660/6661 ：应用于路灯 / 隧道灯

AC/DCAC52V

MBI6660

MBI6660

MBI6660

MBI6660

MBI6660

MBI6660

MBI6660

MBI6660

MBI6660

MBI6660

10 Strings In Parallel 10~13LEDs In Series

Normal Operation at High / Low TemperatureTA =-40~85 ℃

Endurance Test：Power On/Off 6000 times

Reliability Test： Burn In Test100 hours at 85℃

电路设定

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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

PWM数字调光 (DIM)电压模拟调光 (ACTRL)数字转模拟调光 (DCTRL)

支持高调光比最高 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

16

FLT

TIMR

DIM

ROSC

EN

GN

DV

IN

VCS

PG

ND

DCTRL

COMP

ISP

ISN

DIMO

VCC GATE

MBI6670

VIN

FLT

VACTRL

RSEN

L1

D1

CIN

MN1

MP1

RCS

CLED

CACTRL RG

CT

CVCC

ROSC

VSEN

+

-

VLED

+

-

ACTRL

CCOMP

RCOMP

Release: 2011/10

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AC/DC 解决方案非隔离式架构

17

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MBI6902

VDD

VCCG

GATE

CS GND

DIM

NC

NC

1

2

3

4 5

8

CIN

CS

CG

RS

RSEN

GND

GNDE

CDIM

RLIM

LQ1DF

COUT

Start-up

Switch-on

Switch-off

DR

VIN VDD

VLED

ILED

IDD

BridgeRectifier

D1Fuse NTC

Varistor

EMI Filter80~265

Vac

ZDO

GND

GND

RGS

* Note: The "GND" and "GNDE" are different, please DON'T connect them together

降压式电源驱动模块T8 LED 灯管应用实例

18

参考设计通过 IEC/UL60950-1规范

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降压式电源驱动模块EMI 实绩演示 -T8 燈管 (40V/500mA)

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).

L1/110VPASS PASS

PASS PASS

N/110V

L1/220V N/220V

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降压式电源驱动模块实绩演示 -T8 燈管 (40V/500mA)

20

0.5

0.51

0.52

0.53

0.54

0.55

0.56

0.57

85 100 110 220 265

Input Voltage(V)

Ou

tpu

t c

urr

en

t(A

)

85.5

86

86.5

87

87.5

88

85 100 110 220 265

Input Voltage(V)

Eff

icie

nc

y(%

)

20.7mm

13.4mm

17mm

9.5mm

H=~9.5mm

249mm

17mm

电流误差 <5%

效率 >86%

功率因数 >0.90

具竞争力的驱动板尺寸

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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

21

8W E27 (28x25x21)

85 110 150 220 2600.9

0.92

0.94

0.96

0.98

1

12W(60V/200mA)

21W(70V/300mA)

85 110 150 220 2600.75

0.80

0.85

0.90

0.95

12W(60V/200mA)

21W(70V/300mA)

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AC/DC 解决方案隔离式架构

22

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反激式原边回馈电源驱动模块

23

S1

T1

Do

CoVAC

CICF

LF

RCS

LED +

LED -

GATE

CS

FLR

VDD

VCCA

VS

CS

NP NS

RS

DS

RG

RGS

RVS1

RVS2 CVS

CDD

RST

DDD NA

DBR

GNDTH

CFLR

NTC

MB5003

RTH

MBI6801

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

7W 20WLine regulation ±1.4% ±0.4%Load regulation ±0.7% ±0.6%Efficiency (Max) 82% 85%PCB size 55mmx20mmx20mm

演示板测试实绩

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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

24

S1

T1

Do

Co

VACCin

RCS

OUT +

OUT -

CT

FB

VDD

VS

CS

NP NS

RS

DS

RG

RGS

RVS1

RVS2 CVS

CDD

RST

DDDNA

DBR

EMI filter

COMP

GND

GATE

CS

CTCiso

Ro

VS

CCOMP

VNA

VNA

VS

MB5004MBI6802

7W 15WLine regulation ±2.8% ±2.7%Load regulation ±2.2% ±1.5%Efficiency 78%- 80% 80%-85%Power factor 0.95-0.99 0.92-0.99

符合 IEC61000-3-2对总谐波失真的规范

7W E27 (56x20x20)

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/350mAPF = 0.99

220Vac, 7W/350mAPF = 0.95

25

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AC/DC 解决方案可控硅调光

26

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可控硅 (TRIAC) 动作原理

TRIAC Dimmer

需要足够的维持电流 Holding Current (IH)

维持可控硅正常工作的要素：

[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

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

MBI Patent Pending

7W E27 (58x26x20) 15W PAR38 (69x26x23)

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80%

81%

82%

83%

84%

85%

175 190 205 220 235 250 265

Eff

icie

ncy(

%)

Vac(Vrms)

Vo=24V

Vo=27V

Vo=30V

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

15W/500mA PAR38 220V 效率测试

Vac(V) Vo(V) Io(mA) Pin(W) Po(W) PF THD BCM η(%) Line,Reg(%)

175 30.47 463 17.12 14.11 0.985 14.04 Y 82.40%

1.84%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%

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3 5 7 9 110.00

5.00

10.00

15.00

Class C Limit

Measured THD of 220V/7W E27 driver

Harmonic Order

Cu

rre

nt (

mA

)

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

Vin (V) 220Iin (mA) 46.92

PF 0.95Order Limit (%) Limit (mA) Measured (mA)

3 30*PF 13.37 9.385 10 4.69 3.057 7 3.28 2.229 5 2.35 1.7511 3 1.41 1.25

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