高亮度LED户外照明新潮及其驱动器技术

3.2超小型高亮度LED驱动器可简化照明设计
40V、350mA、TQFN封装的LED驱动器MAX16803，比TO-263封装节省83％的电路板空间。其MAX16803是一款可调恒流源，可为一列或多列高亮度LED(HBLED)提供高达350mA的驱动电流．最高40V的宽输入电压范围允许串联数目较多的LED。MAX16803理想用于电视、车载和计算机显示器中的白光和RGBLED背光驱动。该调节器集200mV、低压电流检测基准与差分LED电流检测技术于一身，可提供±3.5％的负载电流精度。这种电流精度能提供均匀的亮度。该器件提供低压差调整元件(0.5V，典型值)和低压电流检测基准，可使系统功耗降至最低。通过专门的亮度调节输入实现LED电流的PWM调节功能，从而对亮度进行调整。波形整形电路产生平缓的LED电流上升沿和下降沿具有相同的持续时间，进而降低开、关瞬态的EMI。图8为用Max16803LED驱动器简化照明示意图。

图8用Max16803LED驱动器简化设计示意图
该设计的特征：高达45V的甩负载保护IN、EH和DIM，宽PWM亮度调节范围，利用RSENS调节LED电流，+5V调节器给微控制器供电。
主要功能：利用外部BJT(双极结晶体管)可提供高达2A的LED电流；±3.5％的LED电流精度；波形整形控制大为降低PWM亮度调节过程中的EMI；200mV低压电流检测基准可极大地降低功耗；工作电压可低至+5V，适合汽车冷启动；具有短路保护与热关断；可工作于-40℃至+125℃温度范围。可理想用于汽车内部和外部LED照明、重点和建筑LED照明及信号标志和LED立体发光字。
3.3基于微控制器的驱动解决方案可为照明系统设计带来更大的灵活性
除上述高亮度LED驱动器之外，基于微控制器(MCU)的驱动解决方案可为照明系统设计带来更大的灵活性。也就是说，除了普通照明以外，这种控制器还能为最终应用提供足够的处理功能以支持额外的特性。因此，它具有较大的吸引力。基于微控制器的驱动解决方案设计的优点是：灯光亮度调节和闪烁可以通过MCU软件轻松实现，而无需向系统中增装其它组件；不同功率或不同品牌的HB-LED具有不同的特征，MCU可以通过软件编程以满足不同的驱动要求。在这种情况下，照明设备制造商可以减少库存的类型，进而简化物流处理工作；许多MCU具有芯片闪存，可以用于应用中的数据存储。例如，在实施灯光亮度控制功能时，芯片闪存可用于保存亮度级别，每次打开灯光时可以自动恢复上一次的亮度级别。除照明外，MCU还可以处理几种功能，如不同类型的连接标准(如Zigbee、RS-232和LIN等)亦可以通过MCU芯片模块轻松实施。其用于HB-LED照明的MC9RS08KA2系统就是一典例。MC9RS08KA2也支持8引脚封装，不带芯片ADC，但包括ACMP，这对HB-LED应用来说也已经足够了。图8是基于MC9RS08KA2的简单降压变换器系统示意图。在很多情况下，应用电源电压ViN与MCU的电源电压不同。有时需要使用特定的电压调节器(可以是一个简单的接地齐纳二极管)将Vin降低到MCU操作范围VDD。此外还需要电平转换器，使MCU能够拨动电压高于MCUVDD的高端开关SWl。PTA4与PTA5为MC9RS08KA2通用输出端。MC9RS08KA2的简单降压变换器系统除具有HB-LED照明外，可以通过软件流程实现亮度控制、电源电压补偿等灵活功能。

图9基于微控制器的上照明驱动方案示意图
4　结语：拓宽与前景
高功率LED照明用的显著优势成为越来越多人的选择。从应用的角度来看，小于25W的LED照明应用将逐渐渗透到便携式手持产品(如PMP和MID)、阅读台灯、餐灯、床头灯、标志灯、装饰灯、格栅仃、汽车尾灯、汽车近光灯、汽车转弯灯，甚至汽车信息娱乐显示器。25W~100W的LED照明应用可在汽车前照灯、办公室照明和建筑照明用途中找到用武之地。100W以上的LED照明应用将在大屏幕LCD-TV、高速公路、大型广场、电视墙和工业照明中得到广泛普及。
需要特别指出是，在应用上最近三原色(RGB)LED的改进，显著改善了白色及彩色LED宇幕。红绿蓝(RGB)LED把红、绿、蓝三种颜色的芯片封装在一起，能够发出不同颜色的光。以前RGBLED发出的混色光非常不稳定，而高功率LED驱动器成功解决了这一技术难题。最近，高功率的RGBLED比其它照明的灵活性更高。LED系统结构紧凑，可以和传感器、其它照明控制器如调光器、日光控制器及动态光调节器连在一起使用。与此同时，人们还会把高功率LED应用到传感器技术上实现自动开启功能及红外线LED技术领域，到时夜视系统将大大改善。■