高功率HB LED產品設計的解決方案

以全容量驅動一串高亮度LED需要精心設計，同時實現寬調光比，同時保持色譜。幸運的是，有一些集成的驅動器套件可以應對挑戰。

背景

大功率LED的光輸出已達到100流明/瓦的關鍵里程碑，一些制造商聲稱擁有120流明/瓦的亮度實驗室。這意味著LED在能效方面現已超過CFL（80流明/瓦）。然而，進一步預計到2012年，LED將達到150流明/瓦的輸出。此外，由于目前所有的重點都是“綠色”，LED不含任何有害物質，如CFL，管內有毒汞蒸氣。

LED照明的成本很快下降。單個白光二極管的成本，其中幾個進入LED燈泡并彌補了大部分成本，價格從幾年前的約5美元降至過去12個月不到1美元。許多LED行業分析師預測，在未來12個月內，白熾燈泡的LED燈泡更換價格將達到消費者可接受的水平。一些LED制造商已經聲稱他們已經設計了可以為LED燈泡供電的發光芯片，其產生的光與美國家庭中常用的75瓦白熾燈泡相當。這種類型的LED芯片通常需要大約12 W的功率才能輸出這么多的光。

LED驅動器IC今天必須具備的一個關鍵性能是能夠充分調暗LED。由于LED以恒定電流驅動，其中DC電流水平與LED亮度成比例，為了改變LED亮度，有兩種通過控制LED電流來調暗光的方法。第一種方法是模擬調光，其中LED DC電流水平通過降低恒定的LED電流水平成比例地降低。降低LED電流可導致LED顏色的變化或LED電流的不準確控制。第二種方法是數字或脈沖寬度調制（PWM）調光。 PWM調光以100Hz或100Hz以上的頻率打開和關閉LED，這是人眼無法察覺的。 PWM調光占空比與LED亮度成正比，而導通時間LED電流保持在相同水平（由LED驅動器IC設置），在高調光比期間保持恒定的LED顏色。在某些應用中，這種PWM調光方法可以使用高達10，000：1的比率。

具體而言，在驅動高亮度（HB）LED的情況下，LED驅動器IC必須能夠提供足夠的電流和電壓。許多不同類型的LED配置 - 在轉換拓撲中滿足輸入電壓范圍和所需的輸出電壓和電流要求。因此，HB LED驅動器IC理想情況下應具有以下特性：

寬輸入電壓范圍 - 高達100 V

寬輸出電壓范圍 - 高達100 V

高效率轉換 - 高達95％

嚴格調節LED電流匹配 - 溫度低于2％

低噪聲，恒定頻率工作 - 高達2.5 MHz

獨立電流和調光控制

寬調光范圍比 - 高達10，000：1

多種轉換拓撲，包括降壓，升壓，降壓 - 升壓和SEPIC

許多保護功能，例如保護開路LED燈串，LED引腳至VOUT短路以及精確的欠壓鎖定閾值

小型緊湊型解決方案封裝，外部元件極少

HB LED示例

毫無疑問，大多數汽車前燈仍然使用白熾燈泡。然而，這種主導地位受到高強度放電（HID）燈和HB LED前燈的壓力。 HID燈包括用于普通照明的所有高強度放電燈，例如高壓汞蒸汽，高壓鈉，低壓鈉和金屬鹵化物。一般照明源足夠明亮，以便在房間，建筑物或外部空間中實現工作或生活環境。這包括住宅照明，商業和工業照明，街道照明和汽車前燈。 HID氙氣燈在20世紀90年代末首次被用作汽車前燈。然而，它們的生產和制造非常昂貴，因此它們的使用僅限于高端車輛。展望未來，由于最近推出HB LED，這種HID氙燈的使用將迅速下降。因此，HB LED大燈將在未來十年內具有最大的增長率。

圖1：94％效率25 W白光LED前照燈驅動器

可以使用25 W白光LED大燈配置串聯的18個LED陣列，用370 mA驅動它們以產生必要的光輸出。然而，一個主要障礙是如何有效且簡單地驅動這種配置。一種可能的解決方案是使用最近推出的凌力爾特公司的LT3956單片LED驅動器。 LT3956是一款DC-DC轉換器，設計用作恒流和恒壓穩壓器。它非常適合驅動高電流，高亮度LED（圖1）。

LT3956具有內部低端N溝道功率MOSFET，額定電壓為3.3 V時為84 V，采用內部穩壓7.15 V電源供電。固定頻率，電流模式架構可在各種電源和輸出電壓下穩定工作?；�于地的參考電壓反饋（FB）引腳可用作多個LED保護功能的輸入，也可使轉換器作為恒壓源工作。

LT3956可檢測高壓側的輸出電流。 LED燈串。高端檢測是驅動LED的最靈活方案，允許升壓，降壓模式或降壓 - 升壓模式配置。 PWM輸入提供高達3，000：1的LED調光比，而CTRL輸入提供額外的模擬調光功能。

圖2：LT3743典型應用原理圖提供20 A的LED電流。

盡管如此，還有其他終端市場應用對高功率HB LED驅動器有其獨特需求，其中LED電流大于10 A是必要的。這些包括DLP投影儀，激光驅動器和建筑照明。但是，輸送大于10 A的電流會帶來許多設計問題，尤其是最終產品本身的熱管理方面。為此，凌力爾特公司開發了一種獨特的LED驅動器，專門針對這些類型應用中的設計考慮因素。容－源－電－子－網－為你提供技術支持