LED在電子系統(tǒng)中使用已經(jīng)有很多年了,主要用作電子設(shè)備的指示燈.最近在亮度和色彩深度方面取得的重大進(jìn)步,意味著LED現(xiàn)在可以用于更廣泛的應(yīng)用,從手機(jī)和多媒體播放機(jī)中的趣味照明,一直到取代商業(yè)和家庭照明應(yīng)用中的傳統(tǒng)光源.



    推動(dòng)LED照明市場(chǎng)發(fā)展的關(guān)鍵推動(dòng)力是高亮度LED和智能LED控制器的出現(xiàn).采用高亮度LED的產(chǎn)品設(shè)計(jì)師面臨著許多設(shè)計(jì)挑戰(zhàn),包括散熱管理、驅(qū)動(dòng)方案、拓?fù)浼軜?gòu)和已有的基礎(chǔ)設(shè)施.



    要替代現(xiàn)有的可調(diào)光白熾燈或鹵素?zé)艄庠?必須實(shí)現(xiàn)這樣的一個(gè)電子燈驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),它不僅可以與現(xiàn)有的調(diào)光開(kāi)關(guān)一起工作,而且可復(fù)制現(xiàn)有光源的調(diào)光性能.NXP(恩智浦)SSL2101 IC可以滿(mǎn)足上述性能要求,此外,它還是一種高效的電源轉(zhuǎn)換器.這是業(yè)內(nèi)第一款集成這些能力的IC,它使得高亮度LED燈/模塊設(shè)計(jì)師能夠以一種省成本和體積的方式集成電子電路,并從最佳熱權(quán)衡中獲益.



    LED特性



    LED需要一個(gè)與白熾燈或鹵素?zé)敉耆煌?lèi)型的驅(qū)動(dòng)器.白熾燈表現(xiàn)為具備自穩(wěn)定特性的純電阻負(fù)載,LED則需要一個(gè)電流源.LED產(chǎn)生的光通量近似正比于流經(jīng)該器件的電流.LED的正向電壓隨電流增加而增加,但隨溫度的上升而減少.在這方面,LED表現(xiàn)得象二極管.不過(guò),在工作期間LED的正向電壓(VF)是很大的.該電壓與電子轉(zhuǎn)化為光子時(shí)產(chǎn)生的能量(eV)相關(guān),該能量又直接相關(guān)于光的顏色.此外,不同生產(chǎn)批次之間的VF值可以相差很大.



    串行/并行配置



    在大多數(shù)用LED替代現(xiàn)有光源的應(yīng)用中,需要連接多個(gè)LED到驅(qū)動(dòng)器上,因?yàn)閱我坏腖ED不能產(chǎn)生足夠的光通量.LED可以采用串行或并行連接.



    如果LED采用串行連接,LED鏈上的總電壓等于正向電壓的總和(所有LED上的電流相等).



    如果LED并行連接,電流將分配到各支路中.不過(guò),由于一個(gè)LED的正向電壓會(huì)隨著溫度上升而下降,因此這一配置本質(zhì)上是不穩(wěn)定的.隨著溫度的升高,越來(lái)越多的電流將流到具有更低正向電壓的支路上去,這些支路將變得更亮,而那些具有更高正向電壓的支路將變得更暗.



    不過(guò),采用并聯(lián)配置(或串并聯(lián)組合)的一個(gè)原因是,它允許大量的LED以一個(gè)安全的電源電壓結(jié)合在一起,而如果要采用串行連接來(lái)達(dá)到相同的亮度,你可能需要一個(gè)高得令人無(wú)法接受的電壓.



    并行配置還提供了冗余優(yōu)勢(shì).如果一個(gè)串行連接的LED鏈上一個(gè)LED或連接出現(xiàn)問(wèn)題,那么將導(dǎo)致斷路,整條鏈上的所有LED都將不發(fā)光.但如采用并聯(lián)配置的話,這情況將不可能發(fā)生.采用并聯(lián)配置時(shí),建議每條支路都增加電流調(diào)節(jié)機(jī)制,以防止熱失控和電流或光的不相等.總而言之,當(dāng)輸出和輸入電壓差最小時(shí),電源轉(zhuǎn)換器的效率最高.當(dāng)采用市電輸入的LED驅(qū)動(dòng)器時(shí),允許產(chǎn)生更高的輸出電壓,從而允許串行連接更多的LED.



    市電調(diào)光



    標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)和家用調(diào)光器設(shè)計(jì)用于白熾燈.一些較先進(jìn)的型號(hào)可與連接到鹵素?zé)舻淖儔浩饕黄鹗褂?目前專(zhuān)門(mén)針對(duì)LED負(fù)載的市電調(diào)光器仍然很罕見(jiàn).



    購(gòu)買(mǎi)和安裝一個(gè)新的專(zhuān)用調(diào)光器的成本可以很容易就超過(guò)光源本身.因此一個(gè)可與現(xiàn)有調(diào)光基礎(chǔ)設(shè)施一起工作的LED照明系統(tǒng)(如基于恩智浦SSL2101構(gòu)建的系統(tǒng)),將打開(kāi)這個(gè)具有龐大潛力和空間市場(chǎng)的大門(mén).



    由于現(xiàn)有的調(diào)光器被設(shè)計(jì)用于白熾燈(近似電阻負(fù)載,功率大多在20W和50W之間),因此需要一些額外的電路才能允許它們用于LED照明系統(tǒng).目前市場(chǎng)上還沒(méi)有白熾燈調(diào)光器標(biāo)準(zhǔn),因此目前市場(chǎng)上有大量不同性能和參數(shù)值的市電調(diào)光器.



    SSL2101特點(diǎn)及方案



    SSL2101是一個(gè)采用SO16封裝的多芯片模組(MCM).它包含一個(gè)高效率的電源轉(zhuǎn)換器和內(nèi)部電路來(lái)實(shí)現(xiàn)市電調(diào)光兼容性.與現(xiàn)有解決方案相比,它具有以下優(yōu)點(diǎn):



       ·集成電源開(kāi)關(guān).這可減小元器件成本,并確保最優(yōu)的驅(qū)動(dòng)和開(kāi)關(guān)保護(hù).



       ·谷值檢測(cè).這一特性可降低轉(zhuǎn)換器損失,因?yàn)殚_(kāi)關(guān)可在最佳的時(shí)間點(diǎn)閉合.



       ·集成bleeder開(kāi)關(guān)和比較器,這可減少元器件數(shù)量和尺寸.



       ·智能bleeder操作.SSL2101可檢測(cè)到何時(shí)不需要bleeder操作(如LED鏈提供足夠的負(fù)載),這可減少功耗和增加系統(tǒng)效率.



      ·增強(qiáng)的散熱引腳設(shè)計(jì).這可增加SSL2101的壽命,并允許它在更高的環(huán)境溫度下正常工作.對(duì)于替代解決方案,電子器件在更高溫度下的壽命可以是一個(gè)關(guān)鍵的參數(shù).



      ·基于占空比和轉(zhuǎn)換器開(kāi)關(guān)頻率的調(diào)光.這允許設(shè)計(jì)師有更大的自由度去定義參數(shù)值.這使得設(shè)計(jì)師可以通過(guò)調(diào)節(jié)控制調(diào)光系統(tǒng)的參數(shù),實(shí)現(xiàn)更精確的低亮度調(diào)光,以及消除音頻變壓器噪聲.



      ·對(duì)數(shù)調(diào)光校正.這使得LED的調(diào)光行為可以與白熾燈或鹵素?zé)粢荒Ｒ粯?



      ·內(nèi)建的過(guò)熱保護(hù)、過(guò)流保護(hù)、短路檢測(cè)和最大占空比限制.這些特性確保了SSL2101的高可靠性,即便在極端工作條件下也是一樣.市電接入SSL2101驅(qū)動(dòng)電路應(yīng)用圖如下:







市電接入SSL2101驅(qū)動(dòng)電路應(yīng)用圖



    總結(jié)



    隨著高亮度LED和智能LED控制器的出現(xiàn),直接市電接入照明的LED燈具的需求將會(huì)越來(lái)越大,對(duì)市電接入驅(qū)動(dòng)電路的要求也越來(lái)越高,SSL2101驅(qū)動(dòng)器件的出現(xiàn)將會(huì)更好的推進(jìn)照明產(chǎn)業(yè)的發(fā)展.