高亮度LED提高家庭能效方案

高功率LED需要用350～1000mA級別的高驅動(dòng)電流。采用最新技術(shù)，每個(gè)LED能產(chǎn)生40～80流明的光通量，功率一般為1～3W。根據美國能源部網(wǎng)站上的資料，主要的LED制造商有Cree、Philips和Osram等。下面將把HBLED與廣泛使用的白紙燈和熒光做一番比較， 并給出一個(gè)家庭應用的電路實(shí)例。

　　比較光源

　　對HBLED(高亮度LED)的好處心知肚明的消費者會(huì )想辦法盡可能多地使用HBLED。通過(guò)表1中的數據對比可以發(fā)現，顯然HBLED是亮度最高的照明方案。

　　讓我們仔細地看看表1。光源的能效類(lèi)似于效率。與發(fā)熱量相比，有多少輸入到燈泡里的能量變成了光?用戶(hù)希望這個(gè)數值更高一些，顯然HBLED做到了這一點(diǎn)。如果驅動(dòng)電流波動(dòng)，白熾燈的顏色色調最可能發(fā)生變化。

　　與白熾燈相比，熒光燈和HBLED的主要優(yōu)勢是壽命，因此在許多國家白熾燈泡正在被逐步淘汰。接下來(lái)，HBLED可能在普及率上要超過(guò)熒光燈，因為HBLED是固態(tài)的(由硅材料制造，不易碎)，尺寸非常小，而且不含有害的化學(xué)成分(不需要采用特殊的環(huán)境處理)。

　　HBLED照明的設計目標

　　讓消費者改用HBLED，要求HBLED必須具有高質(zhì)量。消費者要求功率因數至少要達到90%，效率達到80%或更高。在直流應用中，最大輸入電壓不能超過(guò)40V。在交流應用中，可能采用120V或240V(最大270V)的輸入電壓。HBLED必須用工作頻率超過(guò)120Hz的脈寬調制器驅動(dòng)，以減小煩人的可見(jiàn)光頻閃。有時(shí)候，這個(gè)頻率還需要是可變的。除了這些設計約束，還要由工程師和應用來(lái)決定使用隔離還是非隔離的設計方案。如果有必要，最后還可能考慮使用復雜的調光電路。

　　正如您所看到的那樣，沒(méi)有一個(gè)萬(wàn)能的解決辦法。設計中需要考慮的事項是環(huán)環(huán)相扣的。每種方案都需要根據LED的數量和流過(guò)LED的電流進(jìn)行專(zhuān)門(mén)設計。設計者還需要根據不同的電磁器件，以及所選用的功率器件和輸出電容器進(jìn)行調整。應用電路

　　HBLED的價(jià)格大約是1~2美元。由于在每個(gè)設計方案中，HBLED都是成串使用，因此在設計時(shí)，不用考慮轉換器的成本約束問(wèn)題。

　　首先介紹的控制器是ISL6721。ISL6721是單端脈寬調制電流模式控制器，其峰值電流模式控制能有效地解決瞬時(shí)功率問(wèn)題，并且提供內置的過(guò)流保護。已經(jīng)有一家大型合同制造商采用ISL6721，生產(chǎn)出能替換目前所使用的T8電路的產(chǎn)品(替換熒光燈啟輝器中傳統的鎮流器電路)。ISL6721也可以設置成白熾燈的替換方案。非固態(tài)的回掃方案目前已經(jīng)用在亞洲的一個(gè)購物中心。該方案使用了10個(gè)HBLED，輸出達10W，效率為82%。

　　要在家用市場(chǎng)中真正具有競爭力，HBLED照明方案還必須提供調光功能。智能電路可以做到這一點(diǎn)。記住，LED是由脈寬調制控制器驅動(dòng)的。也就是說(shuō)，LED不總是處在“開(kāi)”的狀態(tài)。給LED供電的脈沖的數量是由控制器控制的，并且是可變的。碰巧，這項工作也是由“控制器”完成的。

　　圖1顯示了一個(gè)由6個(gè)LED的適配器和調光電路組成的射燈方案的完整電路圖。設計的核心(當然要把HBLED刨除在外)是ISL6745A控制器。右上角的器件組成了一個(gè)SEPIC控制器，驅動(dòng)串在一起的6個(gè)HBLED。四周的放大器進(jìn)行電流調整，短路保護和過(guò)壓保護。在左下角，您可以找到交流調光電路。調光器的放大器輸出先進(jìn)行濾波，然后用作電流調整器的參考點(diǎn)，反饋到控制環(huán)路中。

　　ISL6745A的偏置電壓VDD的范圍是6.5～20V，低邊(low-side)FET驅動(dòng)器的輸出為12V、1A，可以驅動(dòng)一個(gè)低邊FET(如此設計中的Q1)、高壓驅動(dòng)IC的柵極或是柵極驅動(dòng)變壓器。

　　在Intersil的產(chǎn)品當中，ISL6745A是最受歡迎的HBLED驅動(dòng)器。除了圖1所示的使用方法，還可以對ISL6745A的開(kāi)關(guān)頻率、軟啟動(dòng)、過(guò)溫保護進(jìn)行調整，“死區時(shí)間”也可以精確調整。ISL6745A采用節省空間的MSOP-10封裝。ISL6745A的靈活性也是其一大特點(diǎn)，既可以工作在隔離方式也可以工作在非隔離方式，調光功能也是可選的。

　　結論

　　HBLED是消費類(lèi)照明的最綠色的替代產(chǎn)品，而且技術(shù)進(jìn)步已經(jīng)足以使其成為可行的方案。市場(chǎng)上已經(jīng)出現了可以替代白熾燈和熒光燈的方案。節約能源，延長(cháng)使用壽命，提高安全性和增加可靠性，請使用HBLED。