LED在電子系統中使用已經有很多年了,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步,意味著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,一直到取代商業和家庭照明應用中的傳統光源。

　　推動LED照明市場發展的關鍵推動力是高亮度LED和智能LED控制器的出現。采用高亮度LED的產品設計師面臨著許多設計挑戰,包括散熱管理、驅動方案、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,必須實現這樣的一個電子燈驅動系統,它不僅可以與現有的調光開關一起工作,而且可復制現有光源的調光性能.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換器.這是業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需要一個與白熾燈或鹵素燈完全不同類型的驅動器。白熾燈表現為具備自穩定特性的純電阻負載,LED則需要一個電流源。LED產生的光通量近似正比于流經該器件的電流。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表現得像二極管。不過,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產生的能量(eV)相關,該能量又直接相關于光的顏色。此外,不同生產批次之間的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LED到驅動器上,因為單一的LED不能產生足夠的光通量。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,由于一個LED的正向電壓會隨著溫度上升而下降,因此這一配置本質上是不穩定的.隨著溫度的升高,越來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,采用并聯配置(或串并聯組合)的一個原因是,它允許大量的LED以一個安全的電源電壓結合在一起,而如果要采用串行連接來達到相同的亮度,你可能需要一個高得令人無法接受的電壓。

　　并行配置還提供了冗余優勢。如果一個串行連接的LED鏈上一個LED或連接出現問題,那么將導致斷路,整條鏈上的所有LED都將不發光.但如采用并聯配置的話,這情況將不可能發生.采用并聯配置時,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。總而言之,當輸出和輸入電壓差最小時,電源轉換器的效率最高.當采用市電輸入的LED驅動器時,允許產生更高的輸出電壓,從而允許串行連接更多的LED。

　　市電調光

　　標準工業和家用調光器設計用于白熾燈。一些較先進的型號可與連接到鹵素燈的變壓器一起使用。目前專門針對LED負載的市電調光器仍然很罕見。

　　購買和安裝一個新的專用調光器的成本可以很容易就超過光源本身，因此一個可與現有調光基礎設施一起工作的LED照明系統(如基于恩智浦SSL2101構建的系統)，將打開這個具有龐大潛力和空間市場的大門。

　　由于現有的調光器被設計用于白熾燈(近似電阻負載,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.目前市場上還沒有白熾燈調光器標準,因此目前市場上有大量不同性能和參數值的市電調光器。

　　恩智浦SSL2101特點及方案：

　　恩智浦SSL2101是一個采用SO16封裝的多芯片模組(MCM)。它包含一個高效率的電源轉換器和內部電路來實現市電調光兼容性.與現有解決方案相比,它具有以下優點：

　　集成電源開關.這可減小元器件成本,并確保最優的驅動和開關保護.

　　谷值檢測.這一特性可降低轉換器損失,因為開關可在最佳的時間點閉合.

　　集成bleeder開關和比較器,這可減少元器件數量和尺寸.

　　智能bleeder操作.恩智浦SSL2101可檢測到何時不需要bleeder操作(如LED鏈提供足夠的負載),這可減少功耗和增加系統效率.

　　增強的散熱引腳設計.這可增加恩智浦SSL2101的壽命,并允許它在更高的環境溫度下正常工作.對于替代解決方案,電子器件在更高溫度下的壽命可以是一個關鍵的參數。

　　基于占空比和轉換器開關頻率的調光.這允許設計師有更大的自由度去定義參數值.這使得設計師可以通過調節控制調光系統的參數,實現更精確的低亮度調光,以及消除音頻變壓器噪聲。

　　對數調光校正.這使得LED的調光行為可以與白熾燈或鹵素燈一模一樣。

　　內建的過熱保護、過流保護、短路檢測和最大占空比限制.這些特性確保了恩智浦SSL2101的高可靠性,即便在極端工作條件下也是一樣.市電接入恩智浦SSL2101驅動電路應用圖如下：

　　圖為市電接入恩智浦SSL2101驅動電路應用圖

　　總結

　　隨著高亮度LED和智能LED控制器的出現,直接市電接入照明的LED燈具的需求將會越來越大,對市電接入驅動電路的要求也越來越高,恩智浦SSL2101驅動器件的出現將會更好的推進照明產業的發展。