高亮度LED户外照明新潮及其驱动器技术

⑶LED恒流驱动的应用
由上述可知，作为一种光源，因为LED的最大缺点就是它的发光不稳定，很容易受到电压与温度的影响。而且，它对电压和温度的灵敏度还很高。所以一定要采用恒流驱动来克服它的发光不稳定。比较有效的办法是采用恒流驱动IC来稳定LED的正向电流。采用—个集成电路（如太阳能升压驱动芯片PAM2842与内置8／16通道线性LED驱动器的PWM控制器）来控制LED的电流，使其不论在电池电压降低或是环境温度升高时都能保持正向电流恒定。在此仅对内置8／16通道线性LED驱动器的PWM控制器应用作分析。
以MAX16807-MAX16810为例，它可提供92％的效率和高达5000：1的亮度调节范围，是完全集成的开关模式线性LED驱动器，适用于LCD的RGB或白光LED背光、抬头显示系统和高亮度照明应用等。该芯片上开关模式控制器为LED阵列提供电压。通过各路集成线性输出(恒流吸人型)实现LED阵列中每一列的恒流控制。对于通常需要开关模式LED驱动器和众多分立元件的应用来说，MAXl6807-MAXl6810提供具有成本效益的背光照明方案。在这类应用中采用该系列器件，不必再担忧LED电流精度和通道匹配问题，并可极大地减少元件数量和节省电路板空间。这些驱动器除了在太阳能路灯应用外，也是LCD电视、PC监视器、汽车、工业和医疗设备LCD中LED背光照明的最佳选择。图4为内置8／16通道线性LED驱动器的PWM控制器MAX16807-MAX16810应用示意图。从图中可知：它是Boost或BUck-boost(SEPIC)预调节器（电感线圈L是一组件），能为LED阵列提供经过优化的电压；PWM是独立工作或配合微控制器工作，可同时调光和/或单独控制每个通道，其高达30kHz的调光频率；通过单个电阻RSET设置LED电流，其每一列电流高达55mA；可并联输出提供更大电流，通道间的电流匹配精度达3％；具有独立的闭环电流控制，是40VouT引脚额定电压。因此，它更是在LCD中的WLED或RGBLED背光照明的理想之用。

图4内置8／16通道线性LED驱动器的PWM控制器应用示意
⑷太阳能路灯构成的一个新方案
该方案是将图3太阳能路灯构成中省去LED恒流驱动模块。直接由多功能充电控制器来控制LED灯具。因为其中的充电控制器功能大大增加，它能用于保护电池免受过充或欠充影响，并防止反向电流。PWM型控制器会控制对电池充电的电量，并可实现细流充电，从而保护电池并延长使用寿命。最新支持最大峰值功率追踪(MPPT)功能的控制器能对太阳能电池不断变化的V/I特性曲线提供补偿，优化太阳能电池的功率输出，提高能效，并使蓄电池充电至优化电量。该方案中充电控制器是太阳能路灯的核心，据此可选择用CS51221增强型电压模式PWM控制器为充电控制器。
⑸太阳能路灯的具体应用实例
如图5所示，它是一个内装24颗3W的LED灯具，其安装高度为4．6m左右。

图5内装24颗3W的LED灯具示意图
2.3大功率LED在城市照明中的应用
所谓大功率LED是具有世界最高亮度(即外量子效率)的芯片(如科锐公司大功率LEDXLamp芯片)，其具有的先进技术指标为：如蓝光479nm在350mA下输出可达42lm以上的指标；白光产品具有冷百色域内典型350mA下输出可达114lm以上的指标。为此，大功率LED在城市照明上具有独特之优势：全白色范围，先进的输出通量和发光效率，又有色点稳定性好、光照均匀及长寿命等特点。例如在路灯中的应用，其大功率LEDXLampXR—E型具有1001m／W级的发光效率，只要使用少于100颗的XR-LED就可以取代传统路灯光源，使LED照明在路灯中的应用更加完美，如图5所示。

图6大功率LED在城市照明中的应用示意图
图6的特点：A区为近区域使用裸的LED器件，B中间区域使用带椭圆透镜的LED，c区最远的区城使用带平行光透镜的LED。
3高亮度白光LED需要高性能驱动器的支撑
高亮度白光LED正在迅速取代白炽灯照明。然而为了确保最佳性能和长工作寿命，LED需要一个有效的驱动电路。这些驱动电路必须能够靠一个精确稳定的电源轨工作，对电流和温度进行限制。无论输入电压如何变化，LED驱动器都要向LED串/并提供恒定电流，以保持恒定光输出和颜色不变。出于这个原因，常常需要恒定频率电流模式LED驱动器拓扑。与电压模式控制相比，电流模式控制改善了环路动态特性并提供逐周期限流，从而向LED提供恒定电流。最后，LED驱动器必须提供高于90％的效率，以最大限度减少对外部散热器的需求并保持照明系统的高效率。当今作为新型的高亮度LED驱动器的芯片已不断在市场上问世。值此，对高性能驱动器的支撑用几个典例作说明。
3.1工作在升压模式的单LED驱动器IC应用
工作在升压模式的单LED驱动器IC(凌力尔特公司)，所驱动的是—个典型50WLED串。其LT3755型芯片是一个60V、高端电流检测DC／DC转换器，用来驱动大电流LED。4.5V—40V的输入电压范围使其非常适用于多种应用，包括工业和建筑照明。LT3755使用一个外部N沟道MOSFET，可以用标称12V输入驱动多达14个白光LED，从而提供超过50W的功率。用一个24V输入，它可以为多达20个LED供电，从而提供总共75W的LED功率。图7为工作在升压模式的LT3755型LED驱动器引脚与功能图。

图7工作在升压模式的LT3755型LED驱动器引脚与功能图
LT3755采用高端电流检测，从而使其能够在升压、降压，降压—升压或SEPIC和反激式拓扑中使用。在这个例子中，LT3755用于升压模式，可以提供超过94％的效率，从而无需任何散热器并最大限度减轻了对热量问题的担忧，采用LT375550WLED升压电路的效率和VIN的关系如图7所示。一个频率调节引脚允许用户在100kHz-1MHz的范围内对频率编程，从而优化了效率，同时最大限度地减小了外部组件尺寸和成本。加之3mmx3mmQFN封装，LT3755提供一个非常紧凑的50W-75WLED驱动器解决方案。
LT3755使用TrueColorPWM调光，以高达3000：1的调光范围提供恒定LED颜色。就要求较低的调光需求而言，CTRL引脚可以用来提供10：1的模拟调光范围。其固定频率、电流模式架构在宽电源和输入电压范围内提供稳定工作。一个以地为基准电压的FB引脚用作几个LED保护功能的输入，从而使该转换器能够作为恒定电压源工作。
图7中的设计可以用在多种不同的配置中。LED在50W聚光灯配置中可排列成单个阵列，以取代一个125W的荧光灯或高压钠灯，全部相当于一个500W光输出、散热百分数非常小的卤素灯。除了节能，由LT3755驱动的LED还堤供即时接通功能、颜色纯净得多的光，以及能够快速和准确地对LED调光。或者，也可以将多达14个4W的LED配置为活动式投射灯，每个灯都能以同样或更好的光颜色提供相当于一个40W卤素灯的光输出，同时降低了非常热的卤素灯所固有的火灾风险。类似地，LED还可以取代几个荧光灯。