可調光市電輸入LED通用照明解決方案

LED在電子系統中使用已經(jīng)有很多年了，主要用作電子設備的指示燈。最近在亮度和色彩深度方面取得的重大進(jìn)步，意味著(zhù)LED現在可以用于更廣泛的應用，從手機和多媒體播放機中的趣味照明，一直到取代商業(yè)和家庭照明應用中的傳統光源。

推動(dòng)LED照明市場(chǎng)發(fā)展的關(guān)鍵推動(dòng)力是高亮度LED和智能LED控制器的出現。采用高亮度LED的產(chǎn)品設計師面臨著(zhù)許多設計挑戰，包括散熱管理、驅動(dòng)方案、拓撲架構和已有的基礎設施。

要替代現有的可調光白熾燈或鹵素燈光源，必須實(shí)現這樣的一個(gè)電子燈驅動(dòng)系統，它不僅可以與現有的調光開(kāi)關(guān)一起工作，而且可復制現有光源的調光性能。NXP(恩智浦)SSL2101 IC可以滿(mǎn)足上述性能要求，此外，它還是一種高效的電源轉換器。這是業(yè)內第一款集成這些能力的IC，它使得高亮度LED燈/模塊設計師能夠以一種省成本和體積的方式集成電子電路，并從最佳熱權衡中獲益。

LED特性

LED需要一個(gè)與白熾燈或鹵素燈完全不同類(lèi)型的驅動(dòng)器。白熾燈表現為具備自穩定特性的純電阻負載，LED則需要一個(gè)電流源。LED產(chǎn)生的光通量近似正比于流經(jīng)該器件的電流。LED的正向電壓隨電流增加而增加，但隨溫度的上升而減少。在這方面，LED表現得象二極管。不過(guò)，在工作期間LED的正向電壓（VF）是很大的。該電壓與電子轉化為光子時(shí)產(chǎn)生的能量（eV）相關(guān)，該能量又直接相關(guān)于光的顏色。此外，不同生產(chǎn)批次之間的VF值可以相差很大。

串行/并行配置

在大多數用LED替代現有光源的應用中，需要連接多個(gè)LED到驅動(dòng)器上，因為單一的LED不能產(chǎn)生足夠的光通量。LED可以采用串行或并行連接。

如果LED采用串行連接，LED鏈上的總電壓等于正向電壓的總和（所有LED上的電流相等）。

如果LED并行連接，電流將分配到各支路中。不過(guò)，由于一個(gè)LED的正向電壓會(huì )隨著(zhù)溫度上升而下降，因此這一配置本質(zhì)上是不穩定的。隨著(zhù)溫度的升高，越來(lái)越多的電流將流到具有更低正向電壓的支路上去，這些支路將變得更亮，而那些具有更高正向電壓的支路將變得更暗。

不過(guò)，采用并聯(lián)配置（或串并聯(lián)組合）的一個(gè)原因是，它允許大量的LED以一個(gè)安全的電源電壓結合在一起，而如果要采用串行連接來(lái)達到相同的亮度，你可能需要一個(gè)高得令人無(wú)法接受的電壓。

并行配置還提供了冗余優(yōu)勢。如果一個(gè)串行連接的LED鏈上一個(gè)LED或連接出現問(wèn)題，那么將導致斷路，整條鏈上的所有LED都將不發(fā)光。但如采用并聯(lián)配置的話(huà)，這情況將不可能發(fā)生。采用并聯(lián)配置時(shí)，建議每條支路都增加電流調節機制，以防止熱失控和電流或光的不相等?？偠灾?，當輸出和輸入電壓差最小時(shí)，電源轉換器的效率最高。當采用市電輸入的LED驅動(dòng)器時(shí)，允許產(chǎn)生更高的輸出電壓，從而允許串行連接更多的LED。

市電調光

標準工業(yè)和家用調光器設計用于白熾燈。一些較先進(jìn)的型號可與連接到鹵素燈的變壓器一起使用。目前專(zhuān)門(mén)針對LED負載的市電調光器仍然很罕見(jiàn)。

購買(mǎi)和安裝一個(gè)新的專(zhuān)用調光器的成本可以很容易就超過(guò)光源本身。因此一個(gè)可與現有調光基礎設施一起工作的LED照明系統(如基于恩智浦SSL2101構建的系統)，將打開(kāi)這個(gè)具有龐大潛力和空間市場(chǎng)的大門(mén)。

由于現有的調光器被設計用于白熾燈（近似電阻負載，功率大多在20W和50W之間），因此需要一些額外的電路才能允許它們用于LED照明系統。目前市場(chǎng)上還沒(méi)有白熾燈調光器標準，因此目前市場(chǎng)上有大量不同性能和參數值的市電調光器。

SSL2101是一個(gè)采用SO16封裝的多芯片模組(MCM)。它包含一個(gè)高效率的電源轉換器和內部電路來(lái)實(shí)現市電調光兼容性。與現有解決方案相比，它具有以下優(yōu)點(diǎn)：

·集成電源開(kāi)關(guān)。這可減小元器件成本，并確保最優(yōu)的驅動(dòng)和開(kāi)關(guān)保護。

·谷值檢測。這一特性可降低轉換器損失，因為開(kāi)關(guān)可在最佳的時(shí)間點(diǎn)閉合。

·集成bleeder開(kāi)關(guān)和比較器，這可減少元器件數量和尺寸。

·智能bleeder操作。SSL2101可檢測到何時(shí)不需要bleeder操作(如LED鏈提供足夠的負載)，這可減少功耗和增加系統效率。

·增強的散熱引腳設計。這可增加SSL2101的壽命，并允許它在更高的環(huán)境溫度下正常工作。對于替代解決方案，電子器件在更高溫度下的壽命可以是一個(gè)關(guān)鍵的參數。

·基于占空比和轉換器開(kāi)關(guān)頻率的調光。這允許設計師有更大的自由度去定義參數值。這使得設計師可以通過(guò)調節控制調光系統的參數，實(shí)現更精確的低亮度調光，以及消除音頻變壓器噪聲。

·對數調光校正。這使得LED的調光行為可以與白熾燈或鹵素燈一模一樣。

·內建的過(guò)熱保護、過(guò)流保護、短路檢測和最大占空比限制。這些特性確保了SSL2101的高可靠性，即便在極端工作條件下也是一樣。