1W~500W LED通用照明解決方案選擇要素

LED照明設(shè)計的散熱考慮

25W以下的LED照明系統(tǒng)一般設(shè)計用于像閱讀臺燈、走廊燈、客廳射燈、家用餐燈、小夜燈等應(yīng)用，客戶一般希望這類應(yīng)用設(shè)計得越小巧越好，因此其PCB能安放的設(shè)計空間相對來說比較小，因此長時間使用時封裝空間內(nèi)的溫度有可能會很高。由于設(shè)計師不太可能在其內(nèi)安裝一個散熱風(fēng)扇，因此它的散熱設(shè)計就變得非常關(guān)鍵和重要。

“大多數(shù)小于25W的低功率LED照明應(yīng)用要求一定程度的小型化。這常常導(dǎo)致更高的功率密度，盡管功耗不是很大。足夠的散熱管理措施必須通過改進(jìn)的機(jī)械結(jié)構(gòu)提供。此外，高電氣效率有助于降低功耗?！盇lexander Sommer指出，“如果需要進(jìn)一步減少熱阻，這可以通過電氣隔離來做到，因?yàn)樗梢詫?shí)現(xiàn)最高效率的熱傳遞。這些方法也允許實(shí)現(xiàn)優(yōu)化的流明輸出?！?p>
另一種防止LED長時間工作過熱問題的思路是采用調(diào)光解決方案。飛兆半導(dǎo)體公司高壓IC產(chǎn)品行銷經(jīng)理SangCheol Her表示：“相比熒光燈和白熾燈，采用調(diào)光解決方案是降低LED功耗的重要途徑，這種方案利用調(diào)光控制器來實(shí)現(xiàn)。尤其是對于小于25W的LED驅(qū)動解決方案，由于PCB尺寸小，而封裝空間有限，散熱問題無可避免，所以該方案更顯重要?！?p>
事實(shí)上，在這個功率范圍內(nèi)，LED照明燈將會取代鹵素?zé)艉途o湊型熒光燈(CFL)。此外，先進(jìn)的技術(shù)為了擺脫散熱問題，必須去掉對溫度變化敏感的無源組件如電解電容。然而，目前大多數(shù)LED驅(qū)動器解決方案都源于電源拓?fù)洳⒁源藶榛A(chǔ)，故應(yīng)該考慮到溫度范圍的限制，因?yàn)橐话惝a(chǎn)品通常基于商業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，但照明燈卻必須確保能夠適應(yīng)嚴(yán)苛的環(huán)境如工業(yè)環(huán)境。

LED照明設(shè)計的架構(gòu)選擇

LED照明系統(tǒng)架構(gòu)選擇取決于你的設(shè)計目標(biāo)是低成本、高效率還是最小PCB面積。一般來說，小于25W的LED照明系統(tǒng)不要求進(jìn)行功率校正，因此可以采取簡單一些的拓?fù)浼軜?gòu)，如PSR或Buck拓?fù)洹?5W-100W的LED照明應(yīng)用要求進(jìn)行功率校正，因此一般采用單級PFC、準(zhǔn)諧振(QR)PWM或反激式拓?fù)洹?00W以上LED照明應(yīng)用一般采用效率更高的LLC拓?fù)浜碗p級PFC。

“低于25W功率LED照明解決方案可采用PSR或Buck拓?fù)?，因?yàn)檫@一功率范圍主要針對小型設(shè)計，強(qiáng)調(diào)設(shè)計的簡單性。中等功率解決方案(25W-100W)適合于單級PFC、準(zhǔn)諧振(QR)PWM、反激式拓?fù)?。”SangCheol Her說，“大功率解決方案(大于100W)則適合采用LLC、QR PWM、反激式拓?fù)湓O(shè)計。從效率角度來看，LLC和QR性能更好；而PSR方案無需次級反饋，設(shè)計簡單，尺寸也比其它方案小?！?p>
鄭宗前也表示：“小于25 W的LED燈具主要應(yīng)用在室內(nèi)照明，它們主要采用低成本的反激拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。安森美半導(dǎo)體的NCP1015和NCP1027單片變換集成電路集成了內(nèi)置高壓MOSFET 和PWM控制器，可以有效的減少PCB的面積和燈具的體積，提供最大25W的功率輸出(230V AC輸入)。”

“對于非隔離型小于25W LED照明應(yīng)用，如果輸入到輸出轉(zhuǎn)換比低，那么簡單的降壓轉(zhuǎn)換器可以是一個低成本和小體積的選擇。在看重效率的隔離型拓?fù)浼軜?gòu)中，使用像英飛凌CoolSET ICE2QS系列器件的準(zhǔn)諧振反激式拓?fù)渚褪且粋€很好的選擇。”Alexander Sommer說。英飛凌是第一家提供數(shù)字準(zhǔn)諧振反激控制IC的供應(yīng)商。

25W-100W功率范圍的典型LED照明應(yīng)用是街道照明(小區(qū)道路)和像停車場這樣的公共場所。功率轉(zhuǎn)換效率、PFC功能的高性價比實(shí)現(xiàn)和高顏色品質(zhì)現(xiàn)在是最重要的三大技術(shù)挑戰(zhàn)。例如，在商業(yè)照明和街道照明應(yīng)用中，更長得使用壽命和由此產(chǎn)生的更低維護(hù)成本正幫助克服較高初始成本的進(jìn)入障礙。25W到100W的LED照明應(yīng)用有功率因數(shù)的要求，因此需要增加功率因數(shù)校正電路。