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明用LED驅(qū)動(dòng)器解決方案
2012-07-28
LED照明應(yīng)用需求分析
當(dāng)然，所有這些進(jìn)步不僅促進(jìn)了LED在不同應(yīng)用中作為照明光源的使用，同時(shí)也刺激了對(duì)LED驅(qū)動(dòng)器IC的需求。要了解設(shè)計(jì)和制造LED驅(qū)動(dòng)器IC面臨哪些障礙，就必須了解白光LED要發(fā)光需要哪些條件。白光LED必須用一個(gè)恒定電流源驅(qū)動(dòng)，這樣白色光點(diǎn)才不會(huì)變化(也就是亮度必須一致)。另外，既然白光LED是一個(gè)二極管，那么就必須克服它內(nèi)部的正向壓降(Vf)。Vf隨著白光LED電流值的不同而不同，也會(huì)隨著溫度的變化而變化。一般情況下，在整個(gè)工作溫度范圍內(nèi)，20mA白光LED的Vf在2.5V至3.9V的范圍內(nèi)變化。大多數(shù)應(yīng)用都使用多個(gè)白光LED，而且還可能將這些LED配置成并聯(lián)、串聯(lián)或串并聯(lián)混合形式。這意味著白光LED驅(qū)動(dòng)器IC必須能夠?yàn)樘囟ㄅ渲玫亩鄠€(gè)LED提供足夠的電流和電壓，而且這種IC所采用的電壓轉(zhuǎn)換拓?fù)浔仨毻瑫r(shí)滿足輸入電壓范圍和輸出電壓與電流的要求。
LED的常見應(yīng)用包括汽車和飛機(jī)儀表盤的顯示和指示、交通信號(hào)燈、手機(jī)、平板顯示器背光源、礦工燈、建筑和露天大型體育場(chǎng)照明等，而目前和未來幾年內(nèi)，LED市場(chǎng)增長的最大驅(qū)動(dòng)力來自平板顯示器的背光照明需求。這些顯示器采用LCD屏，用于電視機(jī)、導(dǎo)航系統(tǒng)、便攜式媒體播放器、數(shù)字廣告牌和計(jì)算機(jī)監(jiān)視器。不過，采用LED面臨熱量管理的技術(shù)挑戰(zhàn)。盡管LED不像其它光源那樣輻射那么多熱量，但是根據(jù)輸出功率的不同，一些LED也許需要合適的散熱器，這樣光輸出才不會(huì)減少，壽命也不會(huì)縮短。例如，光輸出為25lm的高亮度LED一般所消耗的功率超過1W。這意味著白光LED驅(qū)動(dòng)器IC必須以高效率進(jìn)行轉(zhuǎn)換，這樣它才能不成為熱問題的主要成因。另外，在很多情況下都存在空間受限問題，LED驅(qū)動(dòng)解決方案必須占板面積小，而且外形尺寸小。
以手機(jī)為例，今天大多數(shù)手機(jī)都有內(nèi)置數(shù)碼相機(jī)，能夠拍攝高分辨率照片和視頻。相機(jī)性能的提高也導(dǎo)致對(duì)大功率白色光源的需求，相機(jī)在室內(nèi)或在昏暗環(huán)境中需要使用這樣的光源，白光LED已經(jīng)成為相機(jī)手機(jī)的主要光源。因?yàn)榘坠釲ED擁有多種現(xiàn)代手機(jī)設(shè)計(jì)師所希望的特點(diǎn)：尺寸小、高光輸出，能夠提供“閃光”和對(duì)“視頻”對(duì)象連續(xù)照明。目前已經(jīng)專門為集成式相機(jī)照明開發(fā)了高輸出功率LED。
高亮度LED驅(qū)動(dòng)解決方案
高端電視機(jī)、工業(yè)照明應(yīng)用、汽車導(dǎo)航顯示屏和投影機(jī)的LCD TFT背光照明可能采用高亮度(HB)和超亮LED。這類LED常見的應(yīng)用領(lǐng)域是儀表板背光照明、內(nèi)部照明，以及很多轎車和卡車的剎車燈。豪華汽車制造商越來越多地利用最新的固態(tài)LED照明技術(shù)來提高未來車型的美感，用這些更輕、更小和更耐用的器件實(shí)現(xiàn)內(nèi)部和外部照明。很明顯，與用白熾燈照明相比，LED有很多優(yōu)點(diǎn)，例如LED有望降低長期成本并具有較長的壽命。
不過，以大電流驅(qū)動(dòng)LED要求DC/DC轉(zhuǎn)換器準(zhǔn)確調(diào)節(jié)電流，以確保一致的光強(qiáng)和顏色一致性并保護(hù)LED。此外，還有一個(gè)重大挑戰(zhàn)，即用可能低于、等于或高于負(fù)載電壓的電池電壓為1個(gè)或幾個(gè)LED串供電。另一個(gè)引起關(guān)注的問題是以大調(diào)光比高效率地對(duì)這些LED調(diào)光，與此同時(shí)還要在低亮度和高亮度時(shí)保持這些LED的顏色特性不變。最后，一個(gè)至關(guān)重要的要求是，DC/DC驅(qū)動(dòng)器要高效率工作，尤其是在驅(qū)動(dòng)HB LED時(shí)更是這樣，因?yàn)樗形崔D(zhuǎn)化成光的功率都轉(zhuǎn)化成熱量消耗掉了。
用汽車電池驅(qū)動(dòng)LED時(shí)，要求DC/DC轉(zhuǎn)換器準(zhǔn)確調(diào)節(jié)LED電流，以確保一致的光強(qiáng)和顏色一致性，并保護(hù)LED。此外，視LED的用途不同，DC/DC穩(wěn)壓器還應(yīng)該為特定電源要求而優(yōu)化。這里的重大挑戰(zhàn)也是用可能低于、等于或高于負(fù)載電壓的電池電壓為1個(gè)或幾個(gè)LED串供電。需要關(guān)注的問題也是以大調(diào)光比高效率地對(duì)LED調(diào)光，與此同時(shí)在低亮度和高亮度時(shí)保持這些LED的顏色特性不變。DC/DC驅(qū)動(dòng)器要以高效率工作也是至關(guān)重要的要求，尤其是驅(qū)動(dòng)HB LED時(shí)，原因與上述相同，未轉(zhuǎn)化成光的功率都轉(zhuǎn)化成熱量浪費(fèi)掉了。
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