需要大量LED的路燈照明方案

　　Christopher Richardson 美國國家半導體 照明系統(tǒng)應(yīng)用工程師(歐洲)

　　摘要：LED 背光照明與通用照明使用不同類型的LED。隨著路燈照明的出現(xiàn)，這兩個應(yīng)用領(lǐng)域有了相似點，這是由于路燈照明中，高功率大面積照明(HPWA)所需的總輸出功率大大高于燈泡或熒光燈管的改良產(chǎn)品，因此需要使用大量 LED。背光照明 LED 驅(qū)動器可為每串 LED 提供線性電流源，但每通道的電流仍被限制在100 mA左右。美國國家半導體依循該設(shè)計理念，但同時將每通道的功率提高至500 mA，并增加了高可靠性戶外照明所需的控制和保護功能。

　　關(guān)鍵詞：LED;路燈照明;背光照明;HPWA;降壓穩(wěn)壓器

　　概述

　　LED 背光照明與通用照明使用不同類型的LED，許多通用照明應(yīng)用僅使用不超過 10 個大功率 LED(如 1W LED)，而背光照明則需使用幾百甚至數(shù)千個小型LED，這些LED功率在 50 mW至 200 mW間。這意味著目前為止所用的 LED 驅(qū)動器類型有很大的差別，其系統(tǒng)架構(gòu)同樣也差異巨大。但隨著路燈照明(以及停車場照明、倉庫照明等)的出現(xiàn)，這兩個應(yīng)用領(lǐng)域有了相似點，這是由于路燈照明中，高功率大面積照明(HPWA)所需的總輸出功率大大高于燈泡或熒光燈管的改良產(chǎn)品，因此需要使用大量 LED。背光照明 LED 驅(qū)動器可為每串 LED 提供線性電流源，并通過使用可動態(tài)調(diào)整電壓輸出的開關(guān)電源來提高功率效率，從而解決了如何控制串并聯(lián)陣列中大量 LED 的難題。直到現(xiàn)在，此類系統(tǒng)每通道的電流仍被限制在100 mA左右。美國國家半導體依循該設(shè)計理念，但同時將每通道的功率提高至500 mA，并增加了高可靠性戶外照明(也稱為路燈照明)所需的控制和保護功能。

　　簡介

　　考慮到經(jīng)過巧妙設(shè)計的 LED 路燈所具有的長期購置成本優(yōu)勢，政府機構(gòu)比個人消費者更容易選擇LED裝置，因此越來越多的城鎮(zhèn)正在考慮并安裝 LED 路燈。用于公共道路的路燈照明受眾多標準的制約(特別在調(diào)整最低和最高光線輸出及光束模式上)。這些規(guī)定因地而異，但它們都要求更高的光通量，因此，相對于一些常見的LED設(shè)計，如燈泡(總計300～600 流明)或 改良的T8 熒光燈管(1000～4000 流明，視長度而定)需要更高的功率。一盞路燈通常可要求10,000 流明或更高的最低光線輸出，相對地，以 20 ～ 40 mA 正向電流工作的小型 LED 的每瓦流明數(shù)表現(xiàn)更好，但它有兩個明顯缺點：第一，需要幾千個小型的 LED 才能滿足所需的總流明數(shù)，因數(shù)量龐大而帶來了可靠性問題;第二，大量小型 LED 有利于光線在大的表面上均勻地傳播，但路燈照明的控制光束要求需要透鏡在與點光源配合工作時具有最高的效率。目前市面上的單裸片 LED 的功率高達 10W，這從光學角度上看的確很好，但要將如此多傳導所產(chǎn)生的熱量從很小的面積散發(fā)出去，絕非輕而易舉。該熱量會導致更難獲得預期的很高的每瓦流明數(shù)。目前 LED 路燈通常會使用 50～200 個驅(qū)動電流為 350 mA 的 LED，因為該數(shù)目意味著發(fā)光效率與所需 LED 總數(shù)間的最佳平衡。

　　背光照明技術(shù)可以解決如何以高效、簡單且經(jīng)濟的方式來驅(qū)動眾多 1W LED的問題。但是，要利用背光照明技術(shù)，實現(xiàn)“將功率提高”至本系列第 I 部分中 HPWA 應(yīng)用所需的等級，則需權(quán)衡系統(tǒng)需求和現(xiàn)有解決方案的利弊。