Driving LEDs Energy efficient solution by STMicroelectronics

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1 Driving LEDs Energy efficient solution by STMicroelectronics Luca Salati STMicroelectronics Market Development Manager

2 AGENDA What ST is What ST represents in lighting Solution for LEDs 2

3 Driving LEDs energy efficient solutions by STMicroelectronics STMicroelectronics, top-player nella produzione di circuiti integrati, occupa una posizione di leadership nel segmento di mercato lighting. Si tratta di un mercato che recentemente ha subito una brusca accelerazione dovuta all introduzione di nuove sorgenti luminose quali ad esempio i LED. Grazie alle nuove tecnologie, a nuovi prodotti e e allo studio di nuove applicazioni, STMicroelectronics è fortemente impegnata nello sviluppo di soluzioni per differenti settori dell illuminazione a LED (stradale, di uffici, di abitazioni, pannelli di segnalazione ) rispettando la priorità dell efficienza energetica. 3

4 STMicroelectronics 4

5 STMicroelectronics & lighting STMicroelectronics è leader nel segmento lighting con una quota di mercato del 21.9% nel 2007 (198M$ vs. total TAM * di 893M$) * According to Darnell / Datapoint e per i LED? 5

6 STMicroelectronics & LED Sign & signage automotive General illumination 6

7 STMicroelectronics APPROCCIO: Soluzioni per il cliente 7

8 Pilotaggio di LED bianchi per illuminazione generale / stradale Convertitore a 1 stadio per alimentare una stringa di LED (bianchi) e gestire potenze fino a 35W (tensione di ingresso wide range) Il singolo stadio (high power factor flyback) permette di: limitare la distorsione armonica Regolare la corrente nella stringa dei LED Prodotti utilizzati L6562A, STP5NK80ZFP (mosfet), STTH3R02 (diodo), TSM1052 (CC/CV) Efficienza minima 85% EMI condotte in acc. con EN55022 Class-B Surge rejection: surge test 2.5 kv Primary to secondary insulation: 4 kv Questa soluzione e adatta anche per potenze inferiori a 25W dove il PFC non e richiesto perche permette di eliminare i condensatori elettrolitici di ingresso. Inoltre cambiando il MOS si possono gestire range di correnti superiori ai tipici 350/700/1000mA. 8

9 Pilotaggio di LED bianchi per illuminazione generale / stradale Convertitore a 2 stadi per alimentare stringhe di LED (bianchi) e gestire potenze fino a 140W Stadio di correzione fattore di potenza (PFC) attivo basato su L6562A, STP8NM50 (mosfet) e STTH106 (diodo) per limitare la distorsione armonica e fornire una tensione regolata Generatore di corrente costante (700mA) controllato da L6562A, STP8NM50 (mosfet), STPS5L60 (diodo) Efficienza (prototipo) >90% 9

10 Pilotaggio di LED bianchi per illuminazione stradale Convertitore a 3 stadi per gestire potenze fino a 300W. Stadio di correzione fattore di potenza (PFC) attivo basato su L6562A, STP12NM50 (mosfet) e STTH106 (diodo) per limitare la distorsione armonica e fornire una tensione regolata. Stadio di conversione intermedio basato sulla tecnologia risonante isolata con rendimenti superiori al 95% per generare un bus di tensione al quale collegare le stringhe di LED. Convertitore L6599A, MOSFET STP9NK50 Generatori di corrente costante in parallelo, controllato da L6562A, STS4NF100 (mosfet) e STPS1H100A (diodo) 10

11 Pilotaggio di stringhe RGGB (variazione di colore) Soluzione per architectural / fashion lighting Convertitore a 2 stadi per gestire potenze fino a 40W Stadio di correzione fattore di potenza (PFC) attivo basato su L6562A, STP7NK80ZFP (mosfet) e STTH106 (diodo) per limitare la distorsione armonica e fornire una tensione regolata 4 generatori di corrente costante - indipendentemente programmabili - controllati da L6562A, STS4NF100 (mosfet) e STPS1H100A (diodo) Variazione del colore e dell intensità luminosa (dimming) gestito da microcontrollore ST7FLIT15BF16M 11

12 LED alimentati da tensione continua Pilotaggio di LED RGB Soluzione per pilotare 8 LEDs da 350mA o 4 LEDs da 700mA Protezione contro surriscaldamento dei LED Stadio di alimentazione ad alta efficienza Regolazione del colore (manuale / automatico) e di luminosità (via SW) ST Components used: ST7FLITE09 STP04CM05 STP08CP05 ST1S10 78L05 STLM20 12

13 Soluzione basata su Viper+ Potenza: fino a ~20W da rete Configurazione: FLYBACK a frequenza fissa, con controllo della corrente di uscita, basata sulla nuova famiglia Viper+ (regolatore off-line monolitico con mosfet da 800V) Adatta per singola stringa di LED AC V & I Control LED PWM control Controller VIPER+ 13

14 Pilotaggio di LED per soluzioni varie Sostituzione faretti alogeni Basato su bulbo MR16 per pilotare un singolo LED da 3W. Controllato da L5970, convertitore DC/DC. Tensione di ingresso 12VAC Pile (torce) Corrente di uscita fino a 800mA Efficienza superiore all 85% Basato sul controllore L

15 Pilotaggio di LED per soluzioni varie DC-DC Mobile phones display Mobile phones and Camera Flash and Torch Backlighting Design and Architectural lighting Part Vin [VDC] Iout [ma] Vout [VDC] Remark Ref Design App Note Step up controllers STLD20D 2.5 to < 18.5 Step up current control STLD40D 3.5 to < 37 Step up current control STEVAL- TLL001V1 AN2333 STCF to * 16.5 Step up flash controller *current pulse STEVAL- TLL002V1 AN2243 STCF to /800* 2.5 to 5.3 Step up/down *torch/flash mode STEVAL- TLL003V1 AN2304 STCF to /800* 2.5 to 6 Step up/down *torch/flash mode, I2C interface L to to 5.2 Step up current control STEVAL- ILL008V1 AN1891, AN1941 ST8R00 4 to 6 up to to 12 Step up current control STEVAL- ISA048V1 AN2627 LED7706 4,5 to 36 6 x 20 < 36V Step up current control LED7706EVAL LED7706 datasheet 15

16 Pilotaggio di LED per soluzioni varie DC-DC Mobile phones display Mobile phones and Camera Flash and Torch Backlighting Design and Architectural lighting Part Vin [VDC] Iout [ma] Vout [VDC] Remark Step down controllers Ref Design App Note L to <~Vin synch. AN1891, AN1941 L6926/L6926D 2.0 to <~Vin synch. AN1891, AN1941 ST1S to <~Vin synch. STEVAL- ISA044V1 L to V to 34V dimmable STEVAL- ILL010V1 AN1891, AN1941, AN2129 L5970/L5970A 4.4 to to 35 AN1891 L to to 35 AN1891 L to to 35 STEVAL- ILL007V1 AN2259 L5973A 4.4 to to 35 ; f=500khz AN1891 L to to 50 AN1891 L to to 50 AN1891 L to to 50 AN1891 L to to 50 AN

17 Pilotaggio di LED per segnalazione / pannellistica ST offre una famiglia di dispositivi per controllare la corrente costante dei LED di diversi taglio di potenza. Sono adatti per essere sincronizzati per mezzo di un microcontrollore e possono operare in cascata. Sono dotati di funzioni ausiliarie come la diagnostica (error detection), standby mode 17

18 Pilotaggio di LED per segnalazione / pannellistica Display di LED colorati, pannellistica e segnalazione Semafori USB ESD for USB USBUF01P6 SPI LED driver STP24DP05 SPI LED RGB per slot machine, entertainement Power supply ST1S10 STM32 LED driver STP24DP05 Displays / matrici di LED RGB SPI LEDs Pannelli pubblicitari a LED Pannelli a messaggi variabili Prodotti utilizzati: STP24DP05 (controllo di RGB) STM32F103 (microcontrollore) ST1S10 (DC/DC) 18

19 Pannelli / matrici di LED Array di 40 LED con diagnostica Controllata da STP08DP0532 Oltre a mantenere costante la corrente nei LED offre la possibilita di regolare l intensita luminosa Blinking disponibile, a differenti velocita Possiblilta di gestire testo animato Tensione di alimentazione da 5V a 35V con stadio di pre-regolazione DC/DC Prodotti utilizzati: ST7FLITE STP08DP05 L5970D 19

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