用LED替代低效率的MR16鹵素燈
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本文還發(fā)表于Maxim工程期刊，第61期(PDF, 1MB)。
LED照明可有效節能
如今，照明占美國用電量的近五分之一1，其絕大部分仍然使用低效率( 5%)的白熾燈。推廣節能照明技術(shù)將大大節省電能，減少二氧化碳排放量，并減少新建發(fā)電廠(chǎng)的需求。例如，美國能源部預計僅將嵌入式聚光燈替換成LED一項，每年就可節省81.2萬(wàn)億瓦時(shí)(TWh)的電能，相當于670萬(wàn)個(gè)家庭的年用電量。綜上，僅此一項所節省的電能即可減少13個(gè)1000MW火電廠(chǎng)的建造2。
MR16鹵素燈因其較高的效率，被廣泛用于替代商用和家用照明中的白熾燈。常用MR16燈的功耗范圍為10W至50W，其光通量范圍為150流明(lm)至800lm。因此，典型的MR16鹵素燈的效率約為每瓦15流明(lm/W)或發(fā)光效率為15%。雖然低效率白熾燈有所改進(jìn)，但MR16鹵素燈仍有許多待改進(jìn)之處。
如今的LED技術(shù)為鹵素燈提供了高性?xún)r(jià)比、MR16兼容的固態(tài)照明替代方案。例如，LedEngin?最新一代的5W (單芯片、4mm × 4mm封裝)和10W (四芯片、7mm × 7mm封裝)大功率LED在電流為1000mA、結溫(TJ)為+120°C時(shí)的典型光效為45lm/W。實(shí)際工作條件下，該指標等效于155lm (1000mA、TJ = +120°C、5W封裝)和345lm (700mA、TJ = +120°C、10W封裝)的典型光通量。這些LED在相同亮度條件下比鹵素燈節省了50%的功耗。
此外，典型鹵素燈的使用時(shí)間在2000hrs以?xún)?，LedEngin預計其LED在長(cháng)期工作(100,000hrs、TJ = +120°C)后仍可保持相當高(90%)的光照強度。LED較長(cháng)的使用壽命有效降低了產(chǎn)品有效期內的燈泡更換率，從而降低維護和使用費用。
MR16 LED的參考設計
在圖1所示MR16 LED參考設計中，Maxim選擇LedEngin的5W白光LED (WLED)，用于演示MAX16820的1000mA電流驅動(dòng)能力。表1和表2列出了詳細的MR16參考設計的元件和電氣參數，該參考設計采用大多數MR16應用中的12VAC ±10%典型輸入電壓。
圖1. 采用MAX16820 LED驅動(dòng)器構建的5W MR16 LED燈驅動(dòng)電路，圖中LED為L(cháng)edEngin的5W WLED。
表1. 5W MR16 LED驅動(dòng)電路的元件列表
| Designation | Description |
| D1–D4 | Rectifier diodes FBR130 |
| C1, C2 | 100μF/25V tantalum capacitors or one 220μF/25V electrolytic capacitor |
| C4 | 1μF/25V ceramic capacitor |
| R1 | 0.2Ω ±1% sense resistor IRC LRC-LR1206LF-01-R200-F |
| C3 | 1μF/6.3V ceramic capacitor |
| Q1 | MOSFET FDN359BN |
| D5 | Freewheeling diode FBR130 |
| U1 | MAX16820 |
| L1 | 39μH/1.2A buck inductor Sumida CDRH6D38NP-390NC |
表2. 5W MR16 LED燈驅動(dòng)電路的電氣參數
| VIN (min) | 10.8VAC |
| VIN (max) | 13.2VAC |
| VLED (min) | 5V |
| VLED (max) | 3.1V |
| ILED | 1A |
| ILED Tolerance | ±15% |
| Open-LED Protection | Yes |
| Shorted-LED Protection | Yes |
MAX16820是針對LED驅動(dòng)應用，特別是基于LED的MR16設計而設計，是MR16 LED燈電路的理想選擇。MAX16820采用超小型、6引腳TDFN封裝，工作在4.5V至28V輸入電壓，能夠驅動(dòng)外部高性?xún)r(jià)比MOSFET，以提供寬范圍的LED電流驅動(dòng)能力。MAX16820工作在汽車(chē)級溫度范圍(–40°C至+125°C)，可安
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