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实例解析脱机式LED照明设计

2011-12-07 09:43
Timeless落尘
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  因应脱机式LED在一般照明的应用需求,LED驱动器除须提供电气隔离、高效率、PFC>0.90和TRIAC调光功能外,还要有良好的LED电流调节,以保持一致的亮度。同时,不管输入电压或LED正向电压如何变化,LED驱动器都必须提供保护功能,以确保系统可靠性。
 
  当人们越来越关注传统照明方法对于环境的影响时,发光二极管(LED)的价格也不断地持续下降,因此,就许多脱机式应用而言,大功率LED正在迅速地成为流行的照明解决方案。高亮度LED能节省能源、具有长寿命并对环境有利,这些特点不断促使种类繁多的固态照明(SSL)应用的发展。根据市场调研机构Strategies Unlimited报告显示,到2010年底,高亮度LED的市场规模已经达到82亿美元,预计至2015年将成长到200亿美元以上。过去几年,用于高画质电视(HDTV)显示器背光照明的LED一直是LED市场成长的主要动力。不过,随着LED一般照明应用在商用和住宅环境逐渐盛行,LED的成长将会显著加速。

  与传统照明方法相比,LED照明的功耗可大幅降低,这是LED照明高成长率背后的主因。若与白炽灯照明相比,要提供同样的光输出(以流明为单位),LED需要的电功率则不到白炽灯的25%。LED照明还有其他很多优势,包括工作寿命比白炽灯长,这可大幅降低更换成本;能利用以前安装的三端双向可控硅开关闸流体(TRIAC)调光器为LED调光,也是一个主要的成本优势,尤其是在住宅照明领域。LED能实时导通,不像节能荧光灯(CFL)那样需要预热时间,而且LED对电源周期不敏感,这一点也与CFL不同。此外,LED不含任何须要管理或处置的有毒材料,而CFL需要有毒的水银蒸气才能工作。最后,LED能实现新的、非常扁平的外形尺寸,这是其他技术所无法做到的。 

  LED照明设计要求甚严 驱动电源成关键

  使用脱机式电源驱动LED,可让LED应用得以迅速成长,因为这种形式的电源在商用和住宅建筑中相当容易取得。尽管LED灯更换对终端用户来说实行起来相对简单,但是对LED驱动器集成电路(IC)的设计困难度却大大增加。由于LED需要良好调节的定电流源,以提供恒定量的光输出,所以用交流电(AC)输入电源为LED供电需要一些特殊的设计方法,而且有一些非常特殊的设计要求。 

  依据在世界上不同地方的差异,脱机式电源的范围约为90~265伏交流电(VAC),同时频率范围为50~65Hz。因此,要为全球市场生产LED灯,理想情况是可提供无须修改就能适用于世界上任何地方的单一电路设计。这就需要单一LED驱动器IC能处理多种输入电压和供电频率。 

  此外,很多脱机式LED应用,要求其与驱动电路实现电气隔离。这主要是基于安全考虑。电气隔离一般由隔离反驰式LED驱动器架构提供,该架构利用一个变压器隔离驱动电路的一次侧和二次侧部分。 

  采用LED照明背后的驱动力,是电源提供一定量光输出所需的功率已大幅降低,因此,当务之急是LED驱动器IC要提供最高效率。因为LED驱动器电路必须将高压交流电源转换为在较低电压时,能提供良好调节的LED电流,所以LED驱动器IC必须设计为提供高于80%的效率,如此才不会浪费功率。 

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