高亮度LED照明的應用解決方案

相對傳統(tǒng)的鹵素低壓照明，采用高亮度LED作為室內(nèi)裝飾燈、景觀照明、街燈照明具有很多好處。高亮度LED能以更小的功率消耗提供更大的亮度，具有節(jié)能、環(huán)保、使用成本低的特性。例如，Cree公司的XLamp XR-E LED僅需1W功率就能提供100流明的亮度，只需少于80個的XR-E LED便能達到一般街燈照明的要求。此外，由于XLampLED的壽命比較長，所以LED燈并不需要昂貴的燈泡更換，從而可以降低街道照明設備的總成本。

高亮度LED照明設計的最大難題是散熱。一般照明應用需要將數(shù)個或者大量的LED放在一個模組中以達到所需的亮度。多個LED集中在有限的空間中將造成散熱困難。通過選擇高質(zhì)量的解決方案并進行合理的電子設計和熱控制，可以解決散熱問題。艾睿電子提供全面的、高質(zhì)量的高亮度LED照明應用解決方案，本文將重點介紹MCU、LED驅(qū)動器和保護元件在高亮度LED照明中的應用。

MCU可為LED照明的調(diào)光、消除低頻閃爍、維持恒流提供智能控制。一般而言，LED都有非線性的V-I特性，需要電流限制功能來防止功耗超出最大預算，因此穩(wěn)定的電流源是驅(qū)動LED的最理想電源。艾睿電子基于飛思卡爾的8位微控制器MC9RS08KA2設計出的LED穩(wěn)定恒流源方案(如圖a所示)，可以通過不同的電流設定來實現(xiàn)一個設有光暗控制的小型LED光源。整個方案的實現(xiàn)很簡單，其主要特點包括：具有350mA電流驅(qū)動能力的高光度LED驅(qū)動器；通過控制降壓轉(zhuǎn)換器來調(diào)節(jié)電源電壓以配合不同LED的前置電壓要求；高至80%的效率；內(nèi)部生成PWM開關頻率；通過電流感應電阻器來實現(xiàn)LED上的回饋控制；單鍵式光暗控制。

降壓轉(zhuǎn)換器可以通過3個Ni-NH電池和1個鋰離子電池驅(qū)動1個高亮度LED驅(qū)動器，它可以提供3~4V輸出電壓以及最高為1A的輸出電流。大部分基于降壓轉(zhuǎn)換器的LED驅(qū)動電路只需要3~6個外部元件，電路非常簡單。中等電壓LED驅(qū)動器具有靈活的輸入電壓和輸出電壓，由于輸出電流非常大，這些驅(qū)動器可以驅(qū)動一個以上的高亮度LED串或者陣列。高電壓LED驅(qū)動器可以直接連接普通離線輸入(85~265V)上，可以提供非常高的電流和電壓?；诟唠妷篖ED驅(qū)動器的大部分設計都采用非隔離連接，比隔離式設計具有更高效率。

國際整流器公司(IR)的IRS2540和IRS2541為高壓高頻降壓穩(wěn)壓器控制IC，特別適合于需要配備多個LED電路或具有DC/DC混色能力的AC/DC離線非隔離應用。IRS2540和IRS2541額定電壓為200V或600V，它們內(nèi)部采用一個連續(xù)模式延時型遲滯降壓穩(wěn)壓器，利用精確的片載帶隙參考值，將平均負載電流誤差控制在5%以內(nèi)。外部高端自舉電路以最高可達500kHz的頻率驅(qū)動降壓元件。圖b所示為IRS2540的典型應用原理圖。

當LED燈接錯和誤用時，會引起很大的過載電流和短路，將關鍵的電路進行隔離可避免昂貴的元件受損。人們常常利用PPTC器件來保護在啟動時具有很大浪涌電流的電路。在不需要恢復的電路設計中，或者只在系統(tǒng)失效時才出現(xiàn)故障的場合，適合采用熔斷器。泰科電子的nanoSMD和nanoSMD系列PolySwitch可恢復器件可以防止電流過大而造成損壞。它們不受啟動電流的影響，工作電流范圍從0.005~2.6A，其動作速度很快且在電路板上的安裝電阻很小。