PoE和LED结合的低功率、高亮度、长电缆解决方案

散热方案

为确保万无一失，规定机箱温度最高为50°C，如超过这个阈值，工程人员便无法在建立LED灯时把手指放在机箱上。此外，Cree亦生产1英寸×5 英寸的金属核心电路板(MCPCB) XR LED，这种LED每一个只占据一平方英寸的空间。所有五个器件都串联在一起，以确保每个的驱动电流是相同，并且每个LED的光输出都得到平衡。两行共10个LED所占的面积约为2英寸× 5英寸，其总光线输出介乎冷白的500流明至蓝色的150流明(墨蓝色LED之光线输出值由辐射度功率所指定)。两行LED会被安置在一个镁制机箱的前端，大小为6英寸宽、2.5英寸高和四英寸深。至于散热方面则由一对置于箱外的镁金属散热器来负责，其大小为1.75英寸×2.25英寸×0.5英寸，它直接被安装在箱前面的MCPCB之后。散热油脂会施加到MCPCB和散热器上，使到箱本身可作进一步散热。

美国国家半导体的LM5073和LM3402HV同样备有表面贴装封装，其在外面有一个外露的散热片。通常，电源电路都需承受较高的环境温度，而LED应用亦不例外。这种散热加强封装(LM5073的eTSSOP-14和LM3402HV的PSOP-8)善用了PCB作为散热器。驱动电路被安装在标准的FR-4上并且如图2所示通过一条电线连接到LED。至于封装的热阻，例如是安装在含有两安士铜成份的FR-4上的eTSSOP-14和PSOP-8，其热阻大约为50°C/W。对于这类LED灯来说，其机械设计并不允许将LED驱动器放置在设有LED的MCPCB上，但必须注意到具备有外露散热片的封装，当它们安装在MCPCB上时的热阻会低于10°C/W。因此，照明系统的设计人员可以利用这个优势来充分驱动电子器件。

PWM调光

假如设计的LED照明系统需要在某特定的光线输出范围内维持LED的颜色或色温，那便必需采用脉宽调制(PWM)技术来调光。然而，最麻烦的地方是要找出一个调光频率，而该频率不会产生可听噪声。在LED驱动器内的电源开关频率通常介乎100 kHz和 1 MHz之间，远远超出人类的可听范围。一般而言，调光频率都会低很多，因为开启和关闭一个开关转换器输出所需的时间会比开关一个功率MOSFET长很多。因此，由LED驱动器开关周期所引致的传播延迟和输出电流压摆率会消耗某一固定量的时间。随着调光频率的增加，调光时间缩短，固定时间的延迟会在调光周期中占用更多的时间。

结果

XR LED的官方功耗大约为1W，但如要精确地计算出真正的典型功率，那便必须将它们的正向电流300mA乘以其正激电压。表1示出在25℃和温度稳定状态下时各颜色LED的典型VF值，而数据是在实验室温度25℃下将灯开着一小时后录取。虽然真正的裸片温度难以测量，但可凭InGaN和AlInGaP的正激电压系数来估计出最终的裸片温度，结果发现温度远远低于由Cree 规定的125℃限制范围以内。

图3 灯的3/4观视图

图4 八个灯照亮卧室墙壁

问题迎刃而解

PoE LED灯已展示了两种技术结合后的优点：可以在一些没有AC电源的地方设立照明设施。PoE供电设备具备隔离和功率因数修正功能，因此减轻了在电网上设立照明的负担。灯后的内置开/关和调光控制可以通过以太网的闲置数据线来作远程控制。该方案的主要应用为：舞台或电影院灯光、临时布置灯光、保安摄录机照明或展览会的地上投影效果。