推動LED照明市場發(fā)展的關鍵推動力是高亮度LED和智能LED控制器的出現(xiàn).采用高亮度LED的產(chǎn)品設計師面臨著許多設計挑戰(zhàn),包括散熱管理、驅(qū)動方案、拓撲架構(gòu)和已有的基礎設施.
要替代現(xiàn)有的可調(diào)光白熾燈或鹵素燈光源,必須實現(xiàn)這樣的一個電子燈驅(qū)動系統(tǒng),它不僅可以與現(xiàn)有的調(diào)光開關一起工作,而且可復制現(xiàn)有光源的調(diào)光性能.NXP(恩智浦)SSL2101 IC可以滿足上述性能要求,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/模塊設計師能夠以一種省成本和體積的方式集成電子電路,并從最佳熱權衡中獲益.
LED特性
LED需要一個與白熾燈或鹵素燈完全不同類型的驅(qū)動器.白熾燈表現(xiàn)為具備自穩(wěn)定特性的純電阻負載,LED則需要一個電流源.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,在工作期間LED的正向電壓(VF)是很大的.該電壓與電子轉(zhuǎn)化為光子時產(chǎn)生的能量(eV)相關,該能量又直接相關于光的顏色.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)有光源的應用中,需要連接多個LED到驅(qū)動器上,因為單一的LED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,由于一個LED的正向電壓會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,采用并聯(lián)配置(或串并聯(lián)組合)的一個原因是,它允許大量的LED以一個安全的電源電壓結(jié)合在一起,而如果要采用串行連接來達到相同的亮度,你可能需要一個高得令人無法接受的電壓.
并行配置還提供了冗余優(yōu)勢.如果一個串行連接的LED鏈上一個LED或連接出現(xiàn)問題,那么將導致斷路,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,建議每條支路都增加電流調(diào)節(jié)機制,以防止熱失控和電流或光的不相等.總而言之,當輸出和輸入電壓差最小時,電源轉(zhuǎn)換器的效率最高.當采用市電輸入的LED驅(qū)動器時,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
標準工業(yè)和家用調(diào)光器設計用于白熾燈.一些較先進的型號可與連接到鹵素燈的變壓器一起使用.目前專門針對LED負載的市電調(diào)光器仍然很罕見.
購買和安裝一個新的專用調(diào)光器的成本可以很容易就超過光源本身.因此一個可與現(xiàn)有調(diào)光基礎設施一起工作的LED照明系統(tǒng)(如基于恩智浦SSL2101構(gòu)建的系統(tǒng)),將打開這個具有龐大潛力和空間市場的大門.
由于現(xiàn)有的調(diào)光器被設計用于白熾燈(近似電阻負載,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).目前市場上還沒有白熾燈調(diào)光器標準,因此目前市場上有大量不同性能和參數(shù)值的市電調(diào)光器.
SSL2101特點及方案
SSL2101是一個采用SO16封裝的多芯片模組(MCM).它包含一個高效率的電源轉(zhuǎn)換器和內(nèi)部電路來實現(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:
·集成電源開關.這可減小元器件成本,并確保最優(yōu)的驅(qū)動和開關保護.
·谷值檢測.這一特性可降低轉(zhuǎn)換器損失,因為開關可在最佳的時間點閉合.
·集成bleeder開關和比較器,這可減少元器件數(shù)量和尺寸.
·智能bleeder操作.SSL2101可檢測到何時不需要bleeder操作(如LED鏈提供足夠的負載),這可減少功耗和增加系統(tǒng)效率.
·增強的散熱引腳設計.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關鍵的參數(shù).
·基于占空比和轉(zhuǎn)換器開關頻率的調(diào)光.這允許設計師有更大的自由度去定義參數(shù)值.這使得設計師可以通過調(diào)節(jié)控制調(diào)光系統(tǒng)的參數(shù),實現(xiàn)更精確的低亮度調(diào)光,以及消除音頻變壓器噪聲.
·對數(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燈一模一樣.
·內(nèi)建的過熱保護、過流保護、短路檢測和最大占空比限制.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)動電路應用圖如下:
市電接入SSL2101驅(qū)動電路應用圖
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燈具的需求將會越來越大,對市電接入驅(qū)動電路的要求也越來越高,SSL2101驅(qū)動器件的出現(xiàn)將會更好的推進照明產(chǎn)業(yè)的發(fā)展.
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