如何洞悉驱动器特性设计出低电压AC的LED应用

一来，一个较大的输入电压就能简单驱动大量的LED线路，只是在经过整流后，该线路通常会流失一半的交流电电压值，故其优势大打折扣；为解决此一问题，则可改採升压解决方案（输出电压比输入电压大时），以减轻驱动大量LED线路的负担。

　　另一个观点是，若灯串可维持低于二十个LED（Vf=3.5V和350mA的LED驱动电流），就能在低电压限制下维持升压输出（在84.85VPP的低电压限制下有70VDC），可经由美国国家半导体任一款LM342X驱动器达到，它提供过压/欠压保护机制、电流限制，以及依需求选配的过热保护功能。

　　此外，对于驱动器装置特色的了解在电路设计上扮演重要的角色，如是否须支援脉衝宽度调变（PWM）调光、类比调光等，或是为改变光源输出是否须加入一些光学要件及过热保护，以上考量均为选用何种驱动器的因素。

　　针对上述需求，LM3421/23驱动器具备阻止和察觉额外错误警告的特色，对于欲达到高层级保护及提供微控制器（MCU）反应的应用来说，是很合适的元件。而LM3424内建的过热保护功能有利于光学或过热保护应用（降低与LED温度有关的输出电流）；再者，LM3429虽为此系列产品最基本款的驱动器，但仍具有在升压应用中的过压保护和电流限制，协助升压检测。

　　图1所示为驱动二十个LED，每一个平均电流均为350毫安培，3.5伏特顺向电压的电路图，此外，电路也许会因为须要进行类比调光（当输入减少时光源的输出就会降低）而有所改变，以符合简单又全面受到保护的线路驱动器。如欲寻求更严格的颜色準确度，可採用PWM调光。

　　图1 大型阵列设计应用LM3429的升压配置，採用24VAC系统，在电流为350毫安培的条件下，可驱动二十个LED。

　　大电容方案降低涟波　延长电解质电容寿命

　　有一个简单的概念是应用升压解决方案来恢復以交流电整流驱动大量LED灯串时损失的电压，且仍保持在低压限制中，这大约是前端消耗的27瓦（在92%效率下的24.5瓦LED），故显而易见，系统是如何在单一附件下拓展成每个线路都受到完整保护的高规格设计。

　　若进一步採用四条这样的电路，则每条线路均能达成完整保护和控制的100瓦设计目标，为实现此一架构，则可能在前端使用一个一般的整流器（只需要×4电流率的桥接二级管和C1/C2的×4电容）。此外，LED照明设计如果在低电压系统下有300～600瓦的可用电力，25安培的总电流对设计人员而言就具有很多选择。举例来说，从D1～D4需要被规範出最大电压和电流的余量（Headroom）。输出的电容可用下列方程式表示：

　　C=0.7（I）/ΔE（f）

　　其中，I代表到下游电路的输入电流（直流对直流转换区），ΔE为可允许的涟波电压，而f则是交流电频率。由于此设计有92%的效率，鑑于LED功率为24.5瓦，这代表前端的直流对直流区将有26.6瓦的功率；而在整流（34VDC）后，从24VAC的电源使用26.6瓦并产生约782毫安培的平均输入电流，如此一来，将可适当调整二级管整流器的规格。

　　另一方面，可接受的涟波也影响着电容的需求，举例来说，执行一个800毫安培的输入电流，且在120Hz线路上允许一个1伏特的涟波（因桥接整流器的关係为2×60Hz）需要9，300μF的大电容；如果是3伏特的涟波则只需要1，500μF，由于降低涟波对电解质电容的寿命提供较佳的保护，故此情况下，大电容将是可能採取的选择方案。

　　小型阵列设计挑战重重　降低电容温度势在必行

　　另一个极端的设计範围是小型阵列设计，该设计可能是单一LED元件或是一个单独的组件中包含叁个元件，可让1瓦变成3瓦的现代化LED照明效率解决方案，在环境和公园照明设备中颇受欢迎。

　　小型阵列设计对105℃额定值的电容而言，让它们保持冷却在65℃及更低的温度，为此设计中较薄弱的环节；不过，由于电解质电容每低于额定温度10℃，就能增加一倍的使用寿命，意味着若一个设计师可维持65℃或更佳的温度状况，105℃额定电容将能延长十六倍的额定寿命，在此比率下，5，000小时的额定电容可延长到80，000小时，对小型阵列设计来说，虽为极大的挑战但仍势在必行。

　　由此可证，良好的热能设计在LED应用扮演关键角色，且使用有效率的驱动器如LM3429，则使设计挑战更容易解决。在此设计上，最热门的装置是单结型场效应电晶体（FET）M1开关，其可达到约65℃的温度表现，虽然并没有多大影响，但是设计者必须确定它与其他重要热源均与电解质电容保持距离，且所有板上的元件都保持在50℃以下，可见从LED散出的热能永远是最大的挑战，而不是电子学。
小型阵列设计获橱柜/展示用照明青睐#e#

　　小型阵列设计