市電輸入可調(diào)光LED照明通用設(shè)計(jì)方案

　　LED在電子系統(tǒng)中使用已經(jīng)有很多年了，主要用作電子設(shè)備的指示燈。最近在亮度和色彩深度方面取得的重大進(jìn)步，意味著LED現(xiàn)在可以用于更廣泛的應(yīng)用，從手機(jī)和多媒體播放機(jī)中的趣味照明，一直到取代商業(yè)和家庭照明應(yīng)用中的傳統(tǒng)光源。

　　推動(dòng)LED照明市場(chǎng)發(fā)展的關(guān)鍵推動(dòng)力是高亮度LED和智能LED控制器的出現(xiàn)。采用高亮度LED的產(chǎn)品設(shè)計(jì)師面臨著許多設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，包括散熱管理、驅(qū)動(dòng)方案、拓?fù)浼軜?gòu)和已有的基礎(chǔ)設(shè)施。

　　要替代現(xiàn)有的可調(diào)光白熾燈或鹵素?zé)艄庠矗仨殞?shí)現(xiàn)這樣的一個(gè)電子燈驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，它不僅可以與現(xiàn)有的調(diào)光開關(guān)一起工作，而且可復(fù)制現(xiàn)有光源的調(diào)光性能。NXP（恩智浦）SSL2101 IC可以滿足上述性能要求，此外，它還是一種高效的電源轉(zhuǎn)換器。這是業(yè)內(nèi)第一款集成這些能力的IC，它使得高亮度LED燈/模塊設(shè)計(jì)師能夠以一種省成本和體積的方式集成電子電路，并從最佳熱權(quán)衡中獲益。

　　LED特性

　　LED需要一個(gè)與白熾燈或鹵素?zé)敉耆煌愋偷尿?qū)動(dòng)器。白熾燈表現(xiàn)為具備自穩(wěn)定特性的純電阻負(fù)載，LED則需要一個(gè)電流源。LED產(chǎn)生的光通量近似正比于流經(jīng)該器件的電流。LED的正向電壓隨電流增加而增加，但隨溫度的上升而減少。在這方面，LED表現(xiàn)得象二極管。不過(guò)，在工作期間LED的正向電壓（VF）是很大的。該電壓與電子轉(zhuǎn)化為光子時(shí)產(chǎn)生的能量（eV）相關(guān)，該能量又直接相關(guān)于光的顏色。此外，不同生產(chǎn)批次之間的VF值可以相差很大。

　　串行/并行配置

　　在大多數(shù)用LED替代現(xiàn)有光源的應(yīng)用中，需要連接多個(gè)LED到驅(qū)動(dòng)器上，因?yàn)閱我坏腖ED不能產(chǎn)生足夠的光通量。LED可以采用串行或并行連接。

　　如果LED采用串行連接，LED鏈上的總電壓等于正向電壓的總和（所有LED上的電流相等）。

　　如果LED并行連接，電流將分配到各支路中。不過(guò)，由于一個(gè)LED的正向電壓會(huì)隨著溫度上升而下降，因此這一配置本質(zhì)上是不穩(wěn)定的。隨著溫度的升高，越來(lái)越多的電流將流到具有更低正向電壓的支路上去，這些支路將變得更亮，而那些具有更高正向電壓的支路將變得更暗。

　　不過(guò)，采用并聯(lián)配置（或串并聯(lián)組合）的一個(gè)原因是，它允許大量的LED以一個(gè)安全的電源電壓結(jié)合在一起，而如果要采用串行連接來(lái)達(dá)到相同的亮度，你可能需要一個(gè)高得令人無(wú)法接受的電壓。

　　并行配置還提供了冗余優(yōu)勢(shì)。如果一個(gè)串行連接的LED鏈上一個(gè)LED或連接出現(xiàn)問(wèn)題，那么將導(dǎo)致斷路，整條鏈上的所有LED都將不發(fā)光。但如采用并聯(lián)配置的話，這情況將不可能發(fā)生。采用并聯(lián)配置時(shí)，建議每條支路都增加電流調(diào)節(jié)機(jī)制，以防止熱失控和電流或光的不相等?？偠灾?，當(dāng)輸出和輸入電壓差最小時(shí)，電源轉(zhuǎn)換器的效率最高。當(dāng)采用市電輸入的LED驅(qū)動(dòng)器時(shí)，允許產(chǎn)生更高的輸出電壓，從而允許串行連接更多的LED。

　　市電調(diào)光

　　標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)和家用調(diào)光器設(shè)計(jì)用于白熾燈。一些較先進(jìn)的型號(hào)可與連接到鹵素?zé)舻淖儔浩饕黄鹗褂谩Ｄ壳皩ｉT針對(duì)LED負(fù)載的市電調(diào)光器仍然很罕見。

　　購(gòu)買和安裝一個(gè)新的專用調(diào)光器的成本可以很容易就超過(guò)光源本身。因此一個(gè)可與現(xiàn)有調(diào)光基礎(chǔ)設(shè)施一起工作的LED照明系統(tǒng)（如基于恩智浦SSL2101構(gòu)建的系統(tǒng)），將打開這個(gè)具有龐大潛力和空間市場(chǎng)的大門。

　　由于現(xiàn)有的調(diào)光器被設(shè)計(jì)用于白熾燈（近似電阻負(fù)載，功率大多在20W和50W之間），因此需要一些額外的電路才能允許它們用于LED照明系統(tǒng)。目前市場(chǎng)上還沒有白熾燈調(diào)光器標(biāo)準(zhǔn)，因此目前市場(chǎng)上有大量不同性能和參數(shù)值的市電調(diào)光器。

　　SSL2101是一個(gè)采用SO16封裝的多芯片模組（MCM）。它包含一個(gè)高效率的電源轉(zhuǎn)換器和內(nèi)部電路來(lái)實(shí)現(xiàn)市電調(diào)光兼容性。與現(xiàn)有解決方案相比，它具有以下優(yōu)點(diǎn)：

　　·集成電源開關(guān)。這可減小元器件成本，并確保最優(yōu)的驅(qū)動(dòng)和開關(guān)保護(hù)。

　　·谷值檢測(cè)。這一特性可降低轉(zhuǎn)換器損失，因?yàn)殚_關(guān)可在最佳的時(shí)間點(diǎn)閉合。

　　·集成bleeder開關(guān)和比較器，這可減少元器件數(shù)量和尺寸。

　　·智能bleeder操作。SSL2101可檢測(cè)到何時(shí)不需要bleeder操作（如LED鏈提供足夠的負(fù)載），這可減少功耗和增加系統(tǒng)效率。

　　·增強(qiáng)的散熱引腳設(shè)計(jì)。這可增加SSL2101的壽命，并允許它在更高的環(huán)境溫度下正常工作。對(duì)于替代解決方案，電子器件在更高溫度下的壽命可以是一個(gè)關(guān)鍵的參數(shù)。

　　·基于占空比和轉(zhuǎn)換器開關(guān)頻率的調(diào)光。這允許設(shè)計(jì)師有更大的自由度去定義參數(shù)值。這使得設(shè)計(jì)師可以通過(guò)調(diào)節(jié)控制調(diào)光系統(tǒng)的參數(shù)，實(shí)現(xiàn)更精確的低亮度調(diào)光，以及消除音頻變壓器噪聲。

　　·對(duì)數(shù)調(diào)光校正。這使得LED的調(diào)光行為可以與白熾燈或鹵素?zé)粢荒Ｒ粯印?/p>

　　·內(nèi)建的過(guò)熱保護(hù)、過(guò)流保護(hù)、短路檢測(cè)和最大占空比限制。這些特性確保了SSL2101的高可靠性，即便在極端工作條件下也是一樣。