现代高亮度LED驱动电源解决方案

【Word版本下载可任意编辑】现代高亮度LED驱动电源解决方案用于主流照明的LED更亮，并且能够在比几年前的设备更高的驱动电流下驱动。这意味着照明灯具（灯具）需要更少的芯片，从而减轻了以前不得不提供复杂功率单元（“驱动器”）以提供长串调光LED的设计师的压力。

本文演示电源要求如何变化，然后研究新一代集成，高效，紧凑的LED驱动器，非常适合为现代灯具供电。

为更亮的LED提升驱动电流

In在高亮度LED的早期阶段，“标准”配置被称为1瓦设备，因为它通常以350mA的正向电流（If）和3.3的标称正向电压（Vf）驱动。至3.5V（功耗约为1.2W）。但这些芯片的成效远远不及今天令人印象深刻的设备;个别LED可能产生50流明的亮度。

例如，办公室工作的建议照度约为200至400勒克斯。（勒克斯是每单位面积光通量的量度。）一个灯具，在2.5平方米的面积上输出1000流明，产生400勒克斯。制造具有前代芯片的这种灯具将需要20个LED。这是一个复杂的装配，具有极具挑战性的热管理和电源问题。

发生了两件事情，使事情变得更容易。首先，成效得到了显着改善（参见TechZone文章LED成效改良显示没有减缓的迹象），1瓦设备可以输出超过100流明。其次，器件可以在更高的电流下安全驱动-例如，700mA至5A-同时仍然保持正向电压在3至12V范围内。虽然在这些较高的电流下工作会因“效率下垂”等现象而影响效率（参见TechZone文章“确定LED效率下垂的原因”），但光通量却大大增加。

例如，Cree的X-灯XM-L（图1）可以产生高达581流明（If=2A，Vf=6V，成效=48lm/W）。该器件是现代LED系列中的典型器件。

图1：Cree的X-LampXM-L可以在高达2A的电流下驱动，产量高达581流明。

欧司朗生产自己的高亮度LED。例如，该公司的GoldenDRAGONPlus系列产品输出为292流明（If=1A，Vf=3.2V，成效91lm/W）。Lumex提供的TitanBrite产品可以产生160流明（If=700mA，Vf=4.6V，成效50lm/W）。

更高输出和增加驱动电流的综合效果意味着它不会采用许多现代LED来生产明亮的灯具。只有不到6个Cree，OSRAM或Lumex的芯片足以打造强大的房间灯。更少的芯片意味着更简单的电源。

减少转换器的数量

以前，当需要数十个LED到达可承受的照明水平时，它们被分成串。为这样的设置供电需要三级电源。第1阶段是连接到第2级的恒压电源，这是一个高压DC-DC转换器，可产生安全的隔离电压轨，提供28至60VDC。

此固定电压输出轨然后通过级3提供每个串，包括提供调节电流的专用DC-DC转换器。根据第二级的输出和LED的正向电压，转换器可以为8到12个LED之间的串供电。比这更多的LED意味着更多的串，每个都有自己的转换器。

更亮的LED的优点是可承受的照明水平所需的更少，将系统的尺寸减小到单个串。这种改变消除了除一个专用DC-DC转换器之外的所有转换器，从而减少了材料清单（BoM），提高了可靠性，并使电源设计更加容易。另一个很大的优点是光均匀性和“颜色”的改善，因为所有的LED都是在同一电流下从单个转换器驱动的。（只需要很小的电流变化即可显着改变高亮度LED的亮度和颜色。）

LED驱动器优势

使用更亮的LED简化了电源，但设计师的工作变得更加容易，因为有各种各样的DC-DC转换器（'LED驱动器'）来自的半导体供给商，他可以围绕他的电路。这些器件专门用于为一代高亮度LED供电。与使用分立元件设计转换器相比，使用LED驱动器具有许多优势，例如更简单的电路，更少的电路板空间以及更容易的生产组装。

例如，安森美半导体提供其NCL30000LED驱动器（图2）。该公司采用紧凑的8引脚表面贴装封装，声称NCL30000在单级拓扑构造中实现了大于0.95的功率因数。典型应用包括LED驱动电源，基于LED的筒灯，TRIAC可调光LED灯和功率因数校正恒压电源。

参考设计可用于驱动4至15个LED串嘛。该公司表示，它们可以轻松修改，以支持5到30W的功率水平。

图2：安森美半导体的NCL30000可以驱动字符串美国国家半导体的LM3409/09HV提供宽输入电压范围，高端差分电流检测，低可调阈值电压，快速输出启用/禁用功能以及热增强型eMSOP-10包。该公司表示，这些特性相结合，使LM3409/09HV成为用作驱动LED的良好解决方案，其中需要高达5A的正向电流。

模拟和PWM调光据说是易于实现并产生线性调光范围（图3显示了典型应用）。

图3：美国国家半导体LM3409LED的典型应用电路驱动器。

凌力尔特公司提供了一系列LED驱动器，包括流行的LT3756，一款100V，高端电流检测DC-DC转换器，用于驱动高电流LED。LT3756可以从标称12V输入驱动多达20个1A白光LED，功率超过70W.

凌力尔特公司表示LT3756在