如何利用降壓或升壓轉(zhuǎn)換器優(yōu)化LED照明設(shè)計
從小閃光燈到舞臺照明系統(tǒng)的這些應(yīng)用中,高亮度LED相比傳統(tǒng)光源,具有更高效率、更長使用壽命和更小尺寸,還可以實現(xiàn)一些特殊的效果,如調(diào)光、排序和閃爍。精確的電流控制是高效LED照明方案所必須的,種類繁多的LED驅(qū)動器能幫助工程師優(yōu)化這些LED照明設(shè)計。
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/188929.htm照明用大功率LED能產(chǎn)生足夠的光通量,當(dāng)這些器件組成大小合適的陣列后,可用于閃光燈、房間照明、室外照明以及電子指示牌等應(yīng)用中。一系列驅(qū)動器件能維持大功率白色LED中的驅(qū)動電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過1A。
驅(qū)動電流決定了LED的光輸出,因此陣列中所有LED必須以恒流驅(qū)動,以確保終端產(chǎn)品發(fā)光均勻、合適。為確保電流均勻,常將LED串聯(lián)起來。LED正向壓降也必須同時考慮。LED串中每個LED都有各自的正向壓降VF。VF通常在3.4V左右,最小變化范圍為2.5~4V(或更高)。
用作LED驅(qū)動器的升壓轉(zhuǎn)換器
為獲得驅(qū)動一定數(shù)量的串聯(lián)LED所需的足夠電壓,可采用升壓轉(zhuǎn)換器來提高電池供電應(yīng)用的電壓。這些應(yīng)用包括閃光燈或者帶LED背光顯示的便攜式設(shè)備。另一方面,在諸如電子告示牌或者交通標(biāo)志這些需要大量LED的應(yīng)用中,驅(qū)動器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的輸出電壓可能高達(dá)40V。
此外,也可以使用一個或多個多通道驅(qū)動器IC。在這些器件中,通道之間的電流匹配必須非常接近,以防止不同LED串之間的亮度不同。例如,最新的多輸出驅(qū)動器在現(xiàn)代大功率LED光輸出容差內(nèi)的電流匹配就非常好。
許多希望設(shè)計小尺寸、高效率LED照明應(yīng)用的設(shè)計人員都很關(guān)注工作電壓非常低的產(chǎn)品。Zetex公司的ZXSC310驅(qū)動器是一款恒流升壓轉(zhuǎn)換器,其輸入電壓低至0.8V,在電池電壓下降的情況下也能為LED提供恒流。該器件可被用來提升低電壓電源以驅(qū)動標(biāo)稱VF為3.4V的大功率LED。
ZXSC3在閃光燈及小型便攜式設(shè)備中的控制LED背光應(yīng)用中非常有用。它的一個外部引腳控制正常工作或者5μA關(guān)閉模式,或者將其連接到脈寬調(diào)制(PWM)信號以控制LED調(diào)光。
美國國家半導(dǎo)體(NS)的LM3410也是一種用于低壓設(shè)備的升壓轉(zhuǎn)換器。該轉(zhuǎn)換器能將2.7~5.5V的輸入電壓轉(zhuǎn)換為3~24V的輸出電壓,可用在顯示背光和其它便攜應(yīng)用中。
在非電池供電應(yīng)用中,采用升壓驅(qū)動器能實現(xiàn)用LED燈替換對室內(nèi)的壓鹵素?zé)?。例如德州儀器的TPS61160/1升壓轉(zhuǎn)換器可以將標(biāo)準(zhǔn)低壓鹵素?zé)粲玫臉?biāo)稱為12V的直流電源電壓,提高到可驅(qū)動6個或10個白色LED的高達(dá)18V的輸出電壓。
圖(a)是采用TPS61161來驅(qū)動10個LED的電路圖。TPS61161集成了40V/0.7A N溝道MOSFET開關(guān)。它的調(diào)光控制引腳可用作單線數(shù)字接口或者作為PWM輸入,這樣設(shè)計人員就可以實現(xiàn)各種控制模式。
圖:(a) 采用德州儀器的TPS61161升壓轉(zhuǎn)換器來驅(qū)動10個LED的電路圖;
(b) 美國國家半導(dǎo)體公司的LM3406降壓轉(zhuǎn)換器可以提供恒流LED控制
用作LED驅(qū)動器的降壓轉(zhuǎn)換器
大多數(shù)普通照明用的驅(qū)動器都被設(shè)計成用工作在較高的直流電壓下,這些直流電壓從主電壓轉(zhuǎn)換過來,范圍為大約5V到30V或更高。例如,NS的LM3406是一種自給型(self-contained)降壓穩(wěn)壓器,輸出范圍為6~32V,可提供高達(dá)1.5A的正向恒電流。如圖(b)所示的典型應(yīng)用電路帶有設(shè)定LED電流的外部電阻,以及用于PWM調(diào)光的專用輸入引腳。
Zetex ZXLD1350也是一種類似的降壓穩(wěn)壓器,輸入電壓為7~30V,能為LED提供高達(dá)350mA的電流。它提供一個外部引腳進(jìn)行電流調(diào)節(jié)。這個引腳支持PWM調(diào)光信號或簡單的直流電壓,以便將輸出調(diào)節(jié)由外部傳感電阻設(shè)置的電壓值上下。
多通道和多驅(qū)動器電路設(shè)計
利用降壓穩(wěn)壓器可驅(qū)動的LED數(shù)量取決于最大輸出電壓。對于電子指示牌或舞臺燈光這樣的大型LED陣列,可能需要多個驅(qū)動器,每個驅(qū)動器控制一串LED。
另一種選擇是采用多通道驅(qū)動器。TI的8通道TLC5917驅(qū)動器每通道都可提供高達(dá)120mA的電流。該器件還提供8個經(jīng)過調(diào)節(jié)的電流端口,可在高達(dá)17V的電壓下工作。通道之間的輸出電流精度優(yōu)于±3%,以有效確保不同LED串的光輸出均勻。
此外,IC之間的精度由于±6%,能使設(shè)計人員使用多個TLC5917驅(qū)動器驅(qū)動更大的LED陣列。該驅(qū)動器內(nèi)置了開路負(fù)載、短路負(fù)載以及過溫保護(hù),可指示大型LED陣列中的器件故障。
隨著大功率LED不斷進(jìn)入各種照明應(yīng)用中,還將有更多先進(jìn)的驅(qū)動器出現(xiàn),以實現(xiàn)更高驅(qū)動電流和更簡單的控制,允許設(shè)計人員在他們的目標(biāo)應(yīng)用中自由地選用最佳數(shù)量的LED。
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