為我們的 LED 驅(qū)動(dòng)器和智能照明項(xiàng)目選擇合適的驅(qū)動(dòng)芯片

LED 照明已成為家庭、商業(yè)和工業(yè)應(yīng)用的主導(dǎo)技術(shù)。其優(yōu)點(diǎn)包括效率更高、使用壽命長(zhǎng)且易于維護(hù)、不含汞或有害紫外線輻射、調(diào)光能力強(qiáng)且顯色指數(shù)高，以及 EMI 低。在本文中，我們將重點(diǎn)介紹英飛凌在LED 驅(qū)動(dòng)器和智能 LED 照明控制方面的一些產(chǎn)品。

圖 1：英飛凌的主要 LED 應(yīng)用領(lǐng)域(版權(quán)所有 © 英飛凌科技。經(jīng)許可打印)

如圖 1 所示，LED 的應(yīng)用領(lǐng)域多種多樣，從家庭照明到商業(yè)街道照明，再到城市農(nóng)業(yè)中的標(biāo)牌和園藝應(yīng)用。所有這些應(yīng)用領(lǐng)域的智能照明解決方案都是一個(gè)新興趨勢(shì)。本文將討論英飛凌為 LED 驅(qū)動(dòng)器和智能照明控制提供的一些半導(dǎo)體解決方案。

LED 驅(qū)動(dòng)器

LED 驅(qū)動(dòng)器為 LED 光引擎提供恒定電流。許多拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)都可用于電源轉(zhuǎn)換。單級(jí)反激式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括功率因數(shù)校正 (PFC)，輸出電流紋波可達(dá) +/- 30%，這會(huì)影響光質(zhì)量。為了提高光質(zhì)量，兩級(jí)系統(tǒng)正變得越來(lái)越主流。在這些系統(tǒng)中，PFC 級(jí)和 DC-DC 轉(zhuǎn)換器是分開(kāi)的。這個(gè)專用的 PFC 級(jí)可以改善總諧波失真 (THD)。不同的 DC-DC 轉(zhuǎn)換器可與軟開(kāi)關(guān) LLC/LCC 諧振轉(zhuǎn)換器一起使用，以提高效率。LCC 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)還提供更寬的輸出電壓范圍 (12 – 48 V)。另一種分類可以基于驅(qū)動(dòng)器是隔離的、出于安全原因首選的還是非隔離的(可用于某些低功率室內(nèi)應(yīng)用)。在隔離拓?fù)渲?，通常采用次?jí)降壓轉(zhuǎn)換器。圖 2 顯示了英飛凌的一些拓?fù)?產(chǎn)品。

圖 2：英飛凌的 LED 驅(qū)動(dòng)器拓?fù)浜彤a(chǎn)品(版權(quán)所有 © 英飛凌科技。經(jīng)許可印刷)

讓我們更詳細(xì)地了解一下這些產(chǎn)品。

ICL88xx系列單級(jí)反激式轉(zhuǎn)換器

ICL88xx 是單級(jí)反激式 LED 控制器系列，可用于主級(jí)，提供恒定電壓輸出和具有最佳效率的經(jīng)濟(jì)高效、低 BOM 數(shù)量照明解決方案。

圖 3：ICL88xx LED 驅(qū)動(dòng)器使用示例示意圖(版權(quán)所有 © Infineon Technologies。經(jīng)許可打印)

圖 3 顯示了使用帶有可選啟動(dòng)電路的光耦合器的次級(jí)側(cè)調(diào)節(jié) (SSR) 方法的示例。ICL88xx 在高達(dá) 125 W 的寬負(fù)載范圍內(nèi)提供 PF > 0.9 和 THD < 10%，具有準(zhǔn)諧振或不連續(xù)傳導(dǎo)模式。ICL8810 具有主動(dòng)突發(fā)模式 (ABM)，可確保低于 100mW 的低待機(jī)功率。ICL8820 包括抖動(dòng)功能，可在直流操作中實(shí)現(xiàn) EMI 合規(guī)性，并且可用于應(yīng)急照明。

ICL5102 PFC 和半橋兩級(jí)諧振控制器

ICL5102是一款多模式(臨界傳導(dǎo)和非連續(xù)傳導(dǎo))PFC 和諧振半橋 (HB) 組合 2 級(jí)控制器。PFC 與輸出調(diào)節(jié)分離可實(shí)現(xiàn)低 THD(<5%)和高系統(tǒng)效率(高達(dá) 94%)。應(yīng)用包括高達(dá) 250 W 的商業(yè)和工業(yè)照明。使用英飛凌專有的無(wú)芯固態(tài)變壓器可實(shí)現(xiàn)最高 500 kHz HB 開(kāi)關(guān)頻率。使用無(wú)芯變壓器技術(shù)可實(shí)現(xiàn)連續(xù)高開(kāi)關(guān)頻率操作，而不會(huì)加熱 IC。高開(kāi)關(guān)頻率通過(guò)最小化無(wú)源元件的尺寸來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)成本降低和小型化。該部件提供 1% 的模擬調(diào)光，無(wú)需進(jìn)入突發(fā)模式，確保整個(gè)輸出范圍內(nèi)的良好光質(zhì)量。圖 4 顯示了使用基于ICL5102的130W設(shè)計(jì)。

圖 4：V LED = 76 V時(shí) ICL5102 的調(diào)光和效率示例(版權(quán)所有 © Infineon Technologies。經(jīng)許可印刷)

ICL5102HV 高壓版本可處理 HB 驅(qū)動(dòng)器的最大 980 V 電壓，適用于輸入電源電壓最高可達(dá) 530 V RMS 的園藝照明應(yīng)用。該系列包含多種保護(hù)功能。

智能照明功能

現(xiàn)在讓我們討論一下可用于實(shí)現(xiàn)智能照明的一些功能。

近場(chǎng)通信 (NFC) 用于調(diào)節(jié) LED 光輸出

傳統(tǒng)上，LED 光輸出的控制是通過(guò)插入式電阻器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，該電阻器會(huì)改變驅(qū)動(dòng) LED 模塊的電流 I SET。如圖 5(a) 所示，該電流 I SET不能自由調(diào)節(jié)或配置。集成 LED 模塊/燈具和 LED 驅(qū)動(dòng)器的 LED 安裝人員必須逐個(gè)考慮滿足最終用戶需求的設(shè)置。NFC 可以通過(guò)由驅(qū)動(dòng)器/NFC 制造商根據(jù)客戶訂單進(jìn)行可配置設(shè)置，并根據(jù)客戶要求進(jìn)行最終最終用戶亮度校準(zhǔn)，從而降低總體擁有成本并提高效率。

英飛凌的 NLM0011 產(chǎn)品是一款 NFC 芯片，集成恒定流明輸出 (CLO) 功能，以狀態(tài)機(jī)的形式實(shí)現(xiàn)，這通常需要微控制器和相應(yīng)的固件開(kāi)發(fā)工作來(lái)實(shí)現(xiàn)。如圖 5(b) 所示，可以校準(zhǔn) CLO 功能以補(bǔ)償 LED 模塊使用壽命內(nèi)的退化。

圖 5(a)：NFC 用于 LED 亮度調(diào)節(jié)的優(yōu)勢(shì)(版權(quán)所有 © 英飛凌科技。經(jīng)許可印刷)

圖 5(b)：使用 NLM0011 NFC 芯片的 CLO 實(shí)現(xiàn)(版權(quán)所有 © Infineon Technologies。經(jīng)許可打印)

存在/占用感應(yīng)

會(huì)議室通常閑置或僅部分用作工作空間。倉(cāng)庫(kù)是另一個(gè)例子，占用感應(yīng)可節(jié)省50% 以上的照明能源。占用感應(yīng)可通過(guò)被動(dòng)紅外 (PIR) 或雷達(dá)感應(yīng)進(jìn)行。圖 6 顯示了這兩種方法的基本比較。雷達(dá)雖然價(jià)格更昂貴，但具有多種優(yōu)勢(shì)，包括覆蓋范圍更廣。此外，它可以設(shè)計(jì)到燈具中，并且不受灰塵、熱量或霧氣的影響。

英飛凌擁有一個(gè)可用于智能照明的雷達(dá)模塊全球合作伙伴網(wǎng)絡(luò)，其中包括 Novelic 和 RF Beam。

圖 6：比較 PIR 和雷達(dá)占用感應(yīng)(版權(quán)所有 © Infineon Technologies。經(jīng)許可打印)

一些連接選項(xiàng)

DALI

數(shù)字可尋址照明接口 (DALI) 是 IEC62386 下的一種雙向通信協(xié)議，由連接到 LED 驅(qū)動(dòng)器和 LED 可調(diào)光燈泡網(wǎng)絡(luò)的控制器組成，它們統(tǒng)稱為燈具。每個(gè)燈具都分配有一個(gè)唯一的地址，控制器可以控制開(kāi)/關(guān)和調(diào)光功能。燈具反過(guò)來(lái)可以將故障情況傳回控制器。DALI 接線簡(jiǎn)單，提供輕松、可定制的可重新配置性，主要用于商業(yè)照明應(yīng)用。

藍(lán)牙網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)

藍(lán)牙網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)具有幾乎無(wú)限擴(kuò)展和高彈性的優(yōu)勢(shì)。多對(duì)多通信路徑使網(wǎng)絡(luò)變得強(qiáng)大。藍(lán)牙的主要優(yōu)勢(shì)在于無(wú)需布線。藍(lán)牙 LE 協(xié)議被廣泛采用，并提供許多硬件和軟件開(kāi)發(fā)資源。藍(lán)牙網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)可以連接到 Wi-Fi 網(wǎng)關(guān)設(shè)備以實(shí)現(xiàn)云連接。英飛凌的解決方案包括 CYBT 系列藍(lán)牙模塊和 CYWxxxxx Wi-Fi 或 Wi-Fi + 藍(lán)牙組合模塊。

通訊

各種物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議(例如 Wi-Fi、ZigBee、BLE 等)本質(zhì)上是不同的，無(wú)法直接相互通信。為了解決這個(gè)問(wèn)題，一個(gè)廣泛的行業(yè)組織創(chuàng)建了一個(gè)名為Matter 的頂級(jí)應(yīng)用層，目標(biāo)是提供多協(xié)議連接。Matter 是開(kāi)源的。經(jīng)過(guò) Matter 認(rèn)證的產(chǎn)品不僅可以在照明方面提供互操作性優(yōu)勢(shì)，還可以在智能家居所需的各種應(yīng)用中提供互操作性優(yōu)勢(shì)，例如安全傳感器、智能家電監(jiān)控、攝像頭等。