LED 前景光明

這些進步具有重要意義,因為美國能源部公布,在美國所發(fā)電量中,照明消耗占 22%。廣泛使用 LED 照明可能使照明耗電量減半。從另一個角度來理解,到 2027 年,LED 照明有可能使每年能源使用量減少相當于 5 億桶石油,同時還伴隨著二氧化碳排放量的減少。

LED 照明的成本已經(jīng)非常迅速地下降了。單個白光 LED (幾個白光 LED 組成一個 LED 燈,LED 占 LED 燈的大部分成本) 的價格幾年前大約為 5 美元,過去一年中,已經(jīng)降至不到 1 美元了。很多 LED 行業(yè)的分析師都預測,在未來一年內(nèi), LED 燈的價格將達到消費者可以接受的程度,LED 燈將取代白熾燈。有些 LED 制造商宣布,已經(jīng)設計出了能為 LED 燈供電的發(fā)光芯片,能使 LED 燈產(chǎn)生可與家庭中極其普遍地使用的 75W 白熾燈相比的光輸出。這種類型的 LED 芯片為了能提供這樣的光輸出量,通常需要 12W 至 15W 的功率。

高亮度 LED 給驅(qū)動器 IC 帶來了怎樣的挑戰(zhàn)?
    今天,LED 驅(qū)動器 IC 必須具有的一個關(guān)鍵性能特點是能給 LED 充分調(diào)光。既然 LED 是用恒定電流驅(qū)動的,其中 DC 電流值與 LED 的亮度成正比,那么要改變 LED 的亮度,就有兩種通過控制 LED 電流來調(diào)光的方法。第一種方法是模擬調(diào)光,在這種方法中,通過降低恒定 LED 電流值,成比例地降低 LED 的 DC 電流值。降低 LED 電流可能導致 LED 顏色的改變或不準確的 LED 電流控制。第二種方法是數(shù)字或脈沖寬度調(diào)制 (PWM) 調(diào)光。PWM 調(diào)光以等于或高于 100Hz 的頻率通斷 LED,人眼對這種頻率的通斷察覺不到。PWM 調(diào)光的占空比與 LED 亮度成正比,同時,在接通時 LED 電流保持同一個值不變 (如 LED 驅(qū)動器 IC 所設定的那樣),從而在高調(diào)光比時保持 LED 顏色不變。在某些應用中,使用這種 PWM 調(diào)光方法能提供高達 3000:1 的調(diào)光比。

凌力爾特公司的 LED 驅(qū)動器 IC采用既滿足輸入電壓范圍要求、又滿足所需輸出電壓和電流要求的轉(zhuǎn)換拓撲,尤其在驅(qū)動高亮度 LED 的情況下,能為很多不同類型的 LED 配置提供充足的電流和電壓。因此,凌力爾特公司的高亮度 LED 驅(qū)動器 IC 一般具有以下特點:

(A) 寬輸入電壓范圍
    (B) 寬輸出電壓范圍
    (C) 高效率轉(zhuǎn)換
    (D) 嚴格調(diào)節(jié)的 LED 電流匹配
    (E) 低噪聲、恒定頻率工作
    (F) 獨立的電流和調(diào)光控制
    (G) 寬調(diào)光比范圍
    (H) 小型緊湊的占板面積,所需外部組件最少

凌力爾特公司擁有種類繁多的產(chǎn)品以滿足 LED 驅(qū)動設計需求,其中的兩個例子是 LT3754 和 LT3956。

當白光 LED 用于大型平板顯示器的背光照明時,凌力爾特公司推出的新產(chǎn)品 LT3754能解決與驅(qū)動白光 LED 有關(guān)的設計問題。LT3754 是一款創(chuàng)新性 LED 驅(qū)動器 IC,可用于配備了 26 英寸或更大尺寸平板顯示屏高清電視機。這款升壓模式 LED 驅(qū)動器有 16 個單獨的通道,每個通道具有約 3.2V 的 Vf,能驅(qū)動由多達一個由 15 個 50mA LED 組成的 LED 串。因此,每個 LT3754 能驅(qū)動多達 240 個 50mA 的白光 LED。結(jié)果,一個 26 英寸的 LCD 高清電視機也許僅需要一個 LT3754,就能提供必需的背光照明。所有 16 個通道都通過單個 PWM 輸入控制,能提供高達 3,000:1 的 PWM 調(diào)光比。

LT3754 使用一個小型電感器和甚至更纖巧的陶瓷輸出電容器。惟一需要的其他組件是單個輸入電容器、MOSFET 和一個電流設定電阻器,如圖 1 所示。每個通道都跟隨一個可編程設定的主電流,以允許每串 LED 有 10mA 至 50mA 的 LED 電流。這些通道還可以并聯(lián),以提供更大的 LED 電流。輸出電壓適應 LED Vf 的變化,以實現(xiàn)最佳效率,開路 LED 故障不影響所連接的其他 LED 串的工作。LT3754 采用緊湊型 32 引腳、5mm x 5mm QFN 封裝。

 

圖 1:38W LED 驅(qū)動器驅(qū)動 16 串每串有 15 個 50mA LED 的 LED 串

現(xiàn)在,用一個由 18 個串聯(lián) LED 組成的陣列可以配置一個 25W 的白光 LED 前燈,流過 LED 的 350mA 電流可產(chǎn)生需要的光輸出。不過,一個主要的障礙是,如何高效率、簡單地驅(qū)動這樣一個配置。一個可能的解決方案是,使用凌力爾特公司最近推出的 LT3956 單片 LED 驅(qū)動器。LT3956 是一款 DC/DC 轉(zhuǎn)換器,為作為恒定電流和恒定電壓調(diào)節(jié)器工作而設計。它非常適用于驅(qū)動大電流、高亮度 LED (參見圖 2)。


 

圖 2:效率為 94% 的 25W 白光 LED 前燈驅(qū)動器

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