高功率驱动IC助LED系统照明跃上新台阶
以上简单叙述LED灯泡正常工作时需要什么条件,那么,如果出现对其工作或者驱动积体电路(IC)电流工作有不利影响的因素,结果会如何呢?
答案是,会对LED灯输出亮度产生不利影响,甚至导致严重的后果。这些事件包括过压(在开路LED事件时会出现)以及过电流事件(在短路或者重新插拔LED链时会出现)。当然,较差的散热环境也会对LED灯使用寿命产生不利影响,因此,良好的散热设计也非常关键。
这就显示了哪些因素会损害LED,甚至导致LED及其驱动电路失效。在这些知识基础上,照明系统设计人员应审慎考量LED灯泡设计技术,特别是LED驱动电路的元件选择标準等,从而保护LED不受损害。以下详述各大关键因素。
为LED提供稳定电流
LED驱动IC非常关键,因为该元件要面对各种各样的输入电源,随着应用领域的不同,LED驱动IC设计也各不相同,以把输入电源转化成所需要的电压和电流,实现最佳的LED性能。过压或过流都会对LED使用寿命或光输出造成不利影响,因此,电压和电流越稳定,系统就越可靠。所以,±5%範围内的稳压和稳流有利于延长LED使用寿命,减少使用故障。
LED驱动电路须应对异常瞬变电压
为保护LED不受过压的影响,首先须要求LED驱动IC能够处理比正常工作时更大的瞬变电压。汽车应用环境是一个很好的实例,其负载突降时会达到42伏特,甚至更高。
保护LED不受过热影响
LED照明装置一般较小,没有空间设置散热片,甚至没有风扇进行空气对流散热,因此,须要通过传导来处理大部分散热需求。业界在设计构思阶段就须要考虑良好的散热功能,在此,使用转换效率非常高的LED驱动IC也会有很大的帮助。驱动IC转换效率愈高,转换的能量损失就愈小,产生的热量也就愈少,因此,效率90%以上的LED驱动IC将有助于实现良好的散热设计。
有助于散热的另一个方法,是在LED中採用晶片内温度感测器,如果由系统控制器来监视此温度讯号,那么,控制器便可对系统总电流进行节流,从而减少热量的产生。当然,这样的代价是降低光输出,但这会比整个系统失效好得多。故障状态消失后,便可恢復正常工作。
最后,LED所採用的这些散热方法也可以扩展应用到LED驱动IC,在整个系统层级採用这些方法也是个不错的主意。
以下以业界高功率LED驱动IC(图1)为例,其具有相当精密的降压升压LED控制器,无论输入电压高于、低于还是等于输出电压,驱动IC都能实现固定输出电压。另外,与复杂低效的单端初级电感转换器(Single-ended Primary Inductor Converter, SEPIC)不同的是,此四路开关同步单电感架构不仅简化了转换器设计,而且还提高工作效率,从而降低热耗。
图1 使用高转换效率LED驱动器的100瓦LED驱动电路,峰值效率高达98.5%
从图1的100瓦照明驱动IC塬理图可以看出,在整个输入电压範围内,输出电压/电流达到33.3伏特/3安培(A)时的转换效率高达96%。
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