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LED照明:比你想象的更重要

2019年8月12日,
由Digi-Key和英飞凌科技赞助:今天的照明系统由LED技术主导。虽然这似乎是一个相对简单的概念,但照明多个LED阵列需要特殊的驱动芯片来保持效率。

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打开LED灯会有多难呢?将LED与适当的电阻串联,并将其连接到具有正确极性的直流电源和voilà,瞬间LED灯。当然,你可以用一个简单的LED“试点”灯来做到这一点,但当涉及到照明多个LED或设计到家庭或车辆,这是一个更大的挑战。事实证明,效率是一个大问题。在大多数情况下,点亮LED最好的方法是使用专门设计的线性和/或开关模式驱动芯片。

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LED照明基础知识

随着技术的进步,led逐渐取代了白炽灯和节能灯。亮度的提高和成本的降低加快了旧照明技术的转变。如今,led已经在家庭照明、汽车照明、标识和电视机、视频显示器、笔记本电脑、平板电脑以及智能手机屏幕的背光照明中占有一席之地。简单地说,LED照明已经成为照明的主导方式。

大多数LED照明应用需要多个LED来达到所需的亮度水平。led可以串联、并联或组合。串联连接通常是最好的安排,因为只有一条电流路径由所有的led共享,使它们的照明相同。在大多数情况下,串联连接是最容易实现和排除故障的。缺点是,如果一个LED失效(打开),整个字符串就会变暗。

一个并联连接为所有led提供相同的电压。每个LED的电流应该是相同的,但生产差异可以使相同型号的LED有轻微不同的电流和亮度级别。并行的方法并不是首选的解决方案。然而,当背光和标识等应用需要大量的led时,串并联排列是很常见的。在并联的每个串联串上的电压必须完全相同,以防止电流占用。

打开LED最好的方法是使用电流源。这在点亮多个led(通常是串联的)时尤为关键。亮度是电流的函数,为了获得一致的相干光源,所有led都需要具有相同的亮度。恒流驱动器是解决方案。图1显示了两个遗留示例。

1.典型的恒流源:MOSFET的运放驱动器(顶部);并使用流行的三端线性IC稳压器,如LM317作为电流源(底部)。

在顶部图1, MOSFET是由设置和控制电流的运放电路驱动的恒流源。的底部图1显示了一个流行的三端稳压器,如LM317可以配置为一个恒流源。输出电流由R1设置,可以在10-mA到1.5 v范围内的任何地方。这样的解决方案仍然是可行的,但今天先进的IC LED驱动器可用来简化应用。

LED照明通常需要调光或亮度变化;一般来说,家庭照明系统和产品都提供调光功能。已经开发了多种方法来控制亮度。也许最有效的方法是脉宽调制(PWM),即用高频矩形波信号控制led的平均电流。通过改变驱动波的占空比,可以精确地控制亮度。

最后,当大量使用led时,热量和效率成为一个问题。因此,线性恒流驱动方法往往是不可接受的。解决方案是开发既能提供足够的功率,又能提供高效率的开关驱动电路。相关的好消息是,各种开关模式的LED驱动器几乎适用于所有的应用。

Infineon是一家提供广泛的LED驱动器系列的公司,包括线性和ac-dc和dc-dc LED开关驱动器的多种变体,以满足几乎所有的应用。一些独特的应用包括LED灯条、园艺和智能路灯。此外,英飞凌的全球照明团队支持照明客户供应商设计新的LED照明产品和系统。

产品线抽样

为了满足当今的照明需求,英飞凌提供了一系列的拓扑结构和功能来解决所有类型的LED照明设计。它的一些高性能LED驱动器包括:

BCR601线性LED驱动器

该BCR601使用一个外部n通道MOSFET或NPN双极晶体管交付和控制电流到一个LED串。BCR601的一个关键特点是主动净空控制,提高了集成电路的效率。集成电路监控输出,并通过光耦合器向ac-dc电源提供反馈。因此,正确操作的净空被减少到可能的最低值,从而提高效率。BCR601通常从一个单独的ac-dc电源如XDPL8218获得其直流输入。

XDPL8218电压反激集成电路

XDPL8218实现了交直流反激式开关稳压器。它包括功率因数校正(PFC)和固体恒压输出的二次侧调节器。该IC通常与英飞凌的CoolMOS P7功率mosfet一起工作。数十个可配置的参数,很容易调整与XDPL8218 GUI,用户可以设计更高效,可靠,差异化的LED电源。典型效率大于90%。

XDPL8221照明控制器

XDPL8221照明控制器是一款具有先进功能和可配置参数的高性价比双级驱动器,具有足够的灵活性,可以满足几乎任何LED驱动器的需要。该IC采用反激式拓扑开关电路,效率高达90%。具有PFC、低谐波失真、自适应温度保护等特点。调光采用PWM控制。

XDPL8221还包括一个标准的UART串行接口,允许连接到外部微控制器、无线设备或传感器。这使得监控IC的性能和控制设备输出成为可能。一次性可编程(OTP)存储器可以让设计者设置设备的电气参数。

lix汽车LED驱动器

lix线性集成电路使用恒流稳压器来稳定LED的亮度,以应对车辆中出现的各种变化,如电池/系统电压和极端温度。

lix系列的汽车LED驱动器是dc-dc转换器,具有1到3个输出,每个输出能够提供120毫安的恒定电流。调光是通过PWM和一个使能(EN)输入提供容易的开关控制。输出电流由外部电阻设定。内置的保护功能包括过电压,噪声峰值,ESD,这往往突然出现在车辆的危险环境。诉讼设备还具有完整的诊断功能。litx ICs的版本可用于车灯、尾灯和室内照明。

一个应用程序

图2XDPL8218数字反激控制器与BCR601线性LED驱动器相结合,展示了高度推荐的两级驱动器的应用。它提供led所需的恒流输出,以及一个全开关模式控制器,为电路带来效率。

2.在这里,一个简化的LED驱动器使用一个数字反激控制器在双级组合与线性驱动器,以最大限度地提高LED控制的效率和其他好处。

XDPL8218从交流线路获得输入,并合并pfc。该IC操作一个反激变换器,为BCR601线性驱动器和led供电。BCR601使用外部MOSFET为LED阵列供电。该电路的一个关键特性是通过光耦合器实现线性驱动器的反馈。这允许控制器在线性输出中最小化净空,以保持最高的可能效率。

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