照明用led驅動器需求和解決方案分析

1、照明用照明用LED驅動器需求和解決方案分析驅動器需求和解決方案分析作為固態(tài)光源的發(fā)光二極管(LED)的大量涌現(xiàn)，使白熾燈日益落寞。在過去幾年中，LED技術已經有了極大進步，在散熱、封裝和工藝技術方面的進步使得LED有了更高的亮度、更高的效率、更長的壽命和更低的成本。然而，在能量轉換效率、熱量管理和生產成本方面，LED仍然有進一步提升的空間。例如，LED效率就已經獲得了極大的提高。LED的眾多改進源自現(xiàn)在能在芯片內更好地產生光，以及有更好

2、的方法從芯片及其封裝中獲得光源。同樣地，20mA白光LED的售價已經大幅降低，這種LED剛推出時，批購報價為1美元。而目前有可能以不到30美分的批購價買到20mA的白光LED。LED照明應用需求分析當然，所有這些進步不僅促進了LED在不同應用中作為照明光源的使用，同時也刺激了對LED驅動器IC的需求。要了解設計和制造LED驅動器IC面臨哪些障礙，就必須了解白光LED要發(fā)光需要哪些條件。白光LED必須用一個恒定電流源驅動，這樣白色光點才不

3、會變化(也就是亮度必須一致)。另外，既然白光LED是一個二極管，那么就必須克服它內部的正向壓降(Vf)。Vf隨著白光LED電流值的不同而不同，也會隨著溫度的變化而變化。一般情況下，在整個工作溫度范圍內，20mA白光LED的Vf在2.5V至3.9V的范圍內變化。大多數(shù)應用都使用多個白光LED，而且還可能將這些LED配置成并聯(lián)、串聯(lián)或串并聯(lián)混合形式。這意味著白光LED驅動器IC必須能夠為特定配置的多個LED提供足夠的電流和電壓，而且這種IC

4、所采用的電壓轉換拓撲必須同時滿足輸入電壓范圍和輸出電壓與電流的要求。LED的常見應用包括汽車和飛機儀表盤的顯示和指示、交通信號燈、手機、平板顯示器背光源、礦工燈、建筑和露天大型體育場照明等，而目前和未來幾年內，LED市場增長的最大驅動力來自平板顯示器的背光照明需求。這些顯示器采用LCD屏，用于電視機、導航系統(tǒng)、便攜式媒體播放器、數(shù)字廣告牌和計算機監(jiān)視器。不過，采用LED面臨熱量管理的技術挑戰(zhàn)。盡管LED不像其它光源那樣輻射那么多熱量，但

5、是根據(jù)輸出功率的不同，一些LED也許需要合適的散熱器，這樣光輸出才不會減少，壽命也不會縮短。例如，光輸出為25lm的高亮度LED一般所消耗的功率超過1W。這意味著白光LED驅動器IC必須以高效率進行轉換，這樣它才能不成為熱問題的主要成因。另外，在很多情況下都存在空間受限問題，LED驅動解決方案必須占板面積小，而且外形尺寸小。以手機為例，今天大多數(shù)手機都有內置數(shù)碼相機，能夠拍攝高分辨率照片和視頻。相機性能的提高也導致對大功率白色光源的需求

6、，相機在室內或在昏暗環(huán)境中需要使用這樣的光源，白光LED已經成為相機手機的主要光源。因為白光LED擁有多種現(xiàn)代手機設計師所希望的特點：尺寸小、高光輸出，能夠提供“閃光”和對“視頻”對象連續(xù)照明。目前已經專門為集成式相機照明開發(fā)了高輸出功率LED。便攜式產品照明解決方案高亮度LED驅動解決方案高端電視機、工業(yè)照明應用、汽車導航顯示屏和投影機的LCDTFT背光照明可能采用高亮度(HB)和超亮LED。這類LED常見的應用領域是儀表板背光照明、

7、內部照明，以及很多轎車和卡車的剎車燈。豪華汽車制造商越來越多地利用最新的固態(tài)LED照明技術來提高未來車型的美感，用這些更輕、更小和更耐用的器件實現(xiàn)內部和外部照明。很明顯，與用白熾燈照明相比，LED有很多優(yōu)點，例如LED有望降低長期成本并具有較長的壽命。不過，以大電流驅動LED要求DCDC轉換器準確調節(jié)電流，以確保一致的光強和顏色一致性并保護LED。此外，還有一個重大挑戰(zhàn)，即用可能低于、等于或高于負載電壓的電池電壓為1個或幾個LED串供電

8、。另一個引起關注的問題是以大調光比高效率地對這些LED調光，與此同時還要在低亮度和高亮度時保持這些LED的顏色特性不變。最后，一個至關重要的要求是，DCDC驅動器要高效率工作，尤其是在驅動HBLED時更是這樣，因為所有未轉化成光的功率都轉化成熱量消耗掉了。用汽車電池驅動LED時，要求DCDC轉換器準確調節(jié)LED電流，以確保一致的光強和顏色一致性，并保護LED。此外，視LED的用途不同，DCDC穩(wěn)壓器還應該為特定電源要求而優(yōu)化。這里的重大

9、挑戰(zhàn)也是用可能低于、等于或高于負載電壓的電池電壓為1個或幾個LED串供電。需要關注的問題也是以大調光比高效率地對LED調光，與此同時在低亮度和高亮度時保持這些LED的顏色特性不變。DCDC驅動器要以高效率工作也是至關重要的要求，尤其是驅動HBLED時，原因與上述相同，未轉化成光的功率都轉化成熱量浪費掉了。LTC3783是一種電流模式、多種拓撲轉換器，具有恒定電流PWM調光能力，適用于驅動大功率LED串和LED組。該器件采用專有技術，具有

10、極快的PWM負載切換速度，而且無瞬態(tài)欠壓或過壓問題。LTC3783能以數(shù)字方式實現(xiàn)3000:1的調光比(在100Hz時)，因為TrueColPWM調光能夠保證白光和RGBLED的顏色一致性。使用模擬控制方式時，LTC3783還可實現(xiàn)100:1的附加調光比。這種調光能力很重要，因為人眼對環(huán)境光線的微小變化極度敏感。這個通用控制器可用作升壓、降壓、降壓升壓、SEPIC或反激式轉換器，以及用作恒流恒壓調節(jié)器。無RSENSE工作模式利用MOSF

11、ET的接通電阻，無需電流檢測電阻，提高了效率。LTC3873的典型應用如下圖所示。LT3475是一個雙通道36V、2MHz的降壓型DCDC轉換器，用作恒流LED驅動器，每通道提供高達1.5A的LED電流。采用內部檢測電阻和調光控制使該器件非常適用于驅動大電流LED。LT3475可在50mA至1.5A的寬電流范圍內保持高輸出電流準確度，同時獨特的TrueColPWM電路可實現(xiàn)3000:1的調光范圍。LT3475具有4V至36V的寬輸入電壓