
LED照明通用設計方案
白熾燈表現為具備自穩定特性的純電阻負載,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表現得象二極管。
LED照明燈具在電子系統中使用已經(jīng)有很多年了,主要用作電子設備的指示燈。最近在亮度和色彩深度方面取得的重大進(jìn)步,意味著(zhù)LED現在可以用于更廣泛的應用,從手機和多媒體播放機中的趣味照明,一直到取代商業(yè)和家庭照明應用中的傳統光源。
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。采用高亮度LED的產(chǎn)品設計師面臨著(zhù)許多設計挑戰,包括散熱管理、驅動(dòng)方案、拓撲架構和已有的基礎設施。
要替代現有的可調光白熾燈或鹵素燈光源,必須實(shí)現這樣的一個(gè)電子燈驅動(dòng)系統,它不僅可以與現有的調光開(kāi)關(guān)一起工作,而且可復制現有光源的調光性能。此外,它還是一種高效的電源轉換器。這是業(yè)內第一款集成這些能力的IC,它使得高亮度LED燈/模塊設計師能夠以一種省成本和體積的方式集成電子電路,并從最佳熱權衡中獲益。
LED特性
LED需要一個(gè)與白熾燈或鹵素燈完全不同類(lèi)型的驅動(dòng)器。白熾燈表現為具備自穩定特性的純電阻負載,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
在大多數用LED替代現有光源的應用中,需要連接多個(gè)LED到驅動(dòng)器上,因為單一的LED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(zhù)溫度上升而下降,因此這一配置本質(zhì)上是不穩定的。隨著(zhù)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)安全的電源電壓結合在一起,而如果要采用串行連接來(lái)達到相同的亮度,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。如果一個(gè)串行連接的LED鏈上一個(gè)LED或連接出現問(wèn)題,那么將導致斷路,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(huà),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節機制,以防止熱失控和電流或光的不相等?偠灾,當輸出和輸入電壓差最小時(shí),電源轉換器的效率最高。當采用市電輸入的LED驅動(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。
市電調光
標準工業(yè)和家用調光器設計用于白熾燈。一些較先進(jìn)的型號可與連接到鹵素燈的變壓器一起使用。目前專(zhuān)門(mén)針對LED負載的市電調光器仍然很罕見(jiàn)。
購買(mǎi)和安裝一個(gè)新的專(zhuān)用調光器的成本可以很容易就超過(guò)光源本身。因此一個(gè)可與現有調光基礎設施一起工作的LED照明系統,將打開(kāi)這個(gè)具有龐大潛力和空間市場(chǎng)的大門(mén)。
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