PoE和LED結合的低功率、高亮度、長(cháng)電纜解決方案

散熱方案

為確保萬(wàn)無(wú)一失，規定機箱溫度最高為50°C，如超過(guò)這個(gè)閾值，工程人員便無(wú)法在建立LED燈時(shí)把手指放在機箱上。此外，Cree亦生產(chǎn)1英寸×5 英寸的金屬核心電路板(MCPCB) XR LED，這種LED每一個(gè)只占據一平方英寸的空間。所有五個(gè)器件都串聯(lián)在一起，以確保每個(gè)的驅動(dòng)電流是相同，并且每個(gè)LED的光輸出都得到平衡。兩行共10個(gè)LED所占的面積約為2英寸× 5英寸，其總光線(xiàn)輸出介乎冷白的500流明至藍色的150流明(墨藍色LED之光線(xiàn)輸出值由輻射度功率所指定)。兩行LED會(huì )被安置在一個(gè)鎂制機箱的前端，大小為6英寸寬、2.5英寸高和四英寸深。至于散熱方面則由一對置于箱外的鎂金屬散熱器來(lái)負責，其大小為1.75英寸×2.25英寸×0.5英寸，它直接被安裝在箱前面的MCPCB之后。散熱油脂會(huì )施加到MCPCB和散熱器上，使到箱本身可作進(jìn)一步散熱。

美國國家半導體的LM5073和LM3402HV同樣備有表面貼裝封裝，其在外面有一個(gè)外露的散熱片。通常，電源電路都需承受較高的環(huán)境溫度，而LED應用亦不例外。這種散熱加強封裝(LM5073的eTSSOP-14和LM3402HV的PSOP-8)善用了PCB作為散熱器。驅動(dòng)電路被安裝在標準的FR-4上并且如圖2所示通過(guò)一條電線(xiàn)連接到LED。至于封裝的熱阻，例如是安裝在含有兩安士銅成份的FR-4上的eTSSOP-14和PSOP-8，其熱阻大約為50°C/W。對于這類(lèi)LED燈來(lái)說(shuō)，其機械設計并不允許將LED驅動(dòng)器放置在設有LED的MCPCB上，但必須注意到具備有外露散熱片的封裝，當它們安裝在MCPCB上時(shí)的熱阻會(huì )低于10°C/W。因此，照明系統的設計人員可以利用這個(gè)優(yōu)勢來(lái)充分驅動(dòng)電子器件。

PWM調光

假如設計的LED照明系統需要在某特定的光線(xiàn)輸出范圍內維持LED的顏色或色溫，那便必需采用脈寬調制(PWM)技術(shù)來(lái)調光。然而，最麻煩的地方是要找出一個(gè)調光頻率，而該頻率不會(huì )產(chǎn)生可聽(tīng)噪聲。在LED驅動(dòng)器內的電源開(kāi)關(guān)頻率通常介乎100 kHz和 1 MHz之間，遠遠超出人類(lèi)的可聽(tīng)范圍。一般而言，調光頻率都會(huì )低很多，因為開(kāi)啟和關(guān)閉一個(gè)開(kāi)關(guān)轉換器輸出所需的時(shí)間會(huì )比開(kāi)關(guān)一個(gè)功率MOSFET長(cháng)很多。因此，由LED驅動(dòng)器開(kāi)關(guān)周期所引致的傳播延遲和輸出電流壓擺率會(huì )消耗某一固定量的時(shí)間。隨著(zhù)調光頻率的增加，調光時(shí)間縮短，固定時(shí)間的延遲會(huì )在調光周期中占用更多的時(shí)間。
 

結果

XR LED的官方功耗大約為1W，但如要精確地計算出真正的典型功率，那便必須將它們的正向電流300mA乘以其正激電壓。表1示出在25℃和溫度穩定狀態(tài)下時(shí)各顏色LED的典型VF值，而數據是在實(shí)驗室溫度25℃下將燈開(kāi)著(zhù)一小時(shí)后錄取。雖然真正的裸片溫度難以測量，但可憑InGaN和AlInGaP的正激電壓系數來(lái)估計出最終的裸片溫度，結果發(fā)現溫度遠遠低于由Cree 規定的125℃限制范圍以?xún)取?br />  
圖3  燈的3/4觀(guān)視圖
 
圖4  八個(gè)燈照亮臥室墻壁

問(wèn)題迎刃而解

PoE LED燈已展示了兩種技術(shù)結合后的優(yōu)點(diǎn)：可以在一些沒(méi)有AC電源的地方設立照明設施。PoE供電設備具備隔離和功率因數修正功能，因此減輕了在電網(wǎng)上設立照明的負擔。燈后的內置開(kāi)/關(guān)和調光控制可以通過(guò)以太網(wǎng)的閑置數據線(xiàn)來(lái)作遠程控制。該方案的主要應用為：舞臺或電影院燈光、臨時(shí)布置燈光、保安攝錄機照明或展覽會(huì )的地上投影效果。