LED向“绿色”转变需要高性能LED驱动器

极大地节省能源成本。如前所述，与等效白炽灯相比，LED 照明提供约高 10 倍的效率，而与荧光灯或高压钠灯相比，则高 2 倍到 3 倍，因此促进了长期能源节剩诸如 24 小时不间断运行的工厂等应用，一般仅在几年内就可以收回 LED 的成本，而其他照明设计可能需要长达 5 年的时间。

LED 不用白炽灯、荧光灯和高压钠灯首选的高压 AC 电源，一般使用电压低得多的 DC 电压源，其典型范围视应用和 LED 配置的不同而有所改变，从仅为 8V 至 72V。不过，大多数新的设计都将在 12V 至 24V 的 DC 输入范围内工作，而有些改良设计会使用 12V AC 输入。

为了确保最佳性能和长的工作寿命，LED 需要一个有效的驱动电路。这些驱动电路必须能够靠不精确稳定的电源轨工作，而且还必须具有成本效益和空间效益。为了保持长工作寿命，首要的是不超过 LED 的电流和温度限制。不管输入电压如何变化，LED 驱动器都能为 LED 串提供恒定电流，以保持恒定的光输出和颜色，这也很重要。出于这个原因，通常需要恒定频率、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，并提供逐周期电流限制，从而向 LED 提供恒定电流。最后，LED 驱动器必须提供超过 90% 的效率，以最大限度地减小对外部散热措施的需求，并保持照明系统的高效率。

图 2 显示了一个由单个 LED 驱动器 IC 驱动的典型 50W LED 串，该 IC 是凌力尔特公司的 LT3756，工作在升压模式。LT3756 是一个 100V、高压侧电流检测 DC/DC 转换器，用来驱动大电流 LED。该器件 6V 至 100V 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。LT3756 使用一个外部 N 沟道 MOSFET，可以从标称 12V 的输入驱动多达 14 个 1A 的白光 LED，从而提供超过 50W 的功率。它可以用一个 24V 输入为多达 20 个 LED 供电，从而提供总共 75W 的 LED 功率。

LT3756 包括高压侧电流检测，从而使该器件能够用在升压、降压、降压-升压或 SEPIC 和反激式拓扑中。在这个例子中，LT3756 用于升压模式，可以提供超过 94% 的效率，从而无需散热措施，并最大限度地减轻了对热量的担忧。频率调节引脚允许用户在 100kHz 至 1MHz 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。结合 3mm x 3mm QFN 封装，LT3756 可提供一个非常紧凑的 50W 至 75W LED 驱动器解决方案。

此外，LT3756 采用真正彩色 PWM (True Color PWM™) 调光，这种调光方法以宽达 3,000:1 的调光范围提供恒定 LED 颜色。就不那么苛刻的调光需求而言，CTRL 引脚可用来提供 10:1 的模拟调光范围。该器件的固定频率、电流模式架构在宽电源电压和输出电压范围内提供稳定工作。一个以地为基准电压的 FB 引脚用作几种 LED 保护功能的输入，从而使该转换器可以作为恒定电压源工作。

图 2 的设计可以在多种不同的配置中使用。LED 可以在 50W 聚光灯配置中以单阵列排列，以取代 125W 的荧光灯或高压钠灯，这几种灯的光输出都相当于 500W 卤素灯，而产生的热量与卤素灯相比却非常少。除了节省能源，由 LT3756 驱动的 LED 还提供即时接通功能、纯净得多的光颜色并能够快速和准确地对 LED 调光。或者，还可以将多达 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固有的火灾风险。类似地，LED 还可以取代几个荧光灯。

图 2：LT3756 50W LED 升压电路

 
图 3：LT3756 50W LED 升压电路的效率和 VIN

一个工业照明的案例分析

为了突出 LED 工业照明的好处 (与历史上效率最高的高压钠灯照明相比)，我们可以考虑一个提炼厂的例子，如图 4 所示。在这个例子中，超过 1,000 个 250W 的高压钠灯照明系统被同样数量的 100W 白光高亮度 LED 照明系统取代，这些 LED 都是由 LT3756 驱动的。因为这些灯是每日 24 小时不间断地开着的，所以第一个主要的好处是能源需求降低了 60%。就整个提炼厂而言，这转化成每年节省 16.4 万美元成本 (按每度电 0.10 美元计算)。这种节省还可能极大地提高，因为 LED 照明系统不需要任何升温期，可以"即时接通"工作，从而在极短的时间内达到最大光强。通过在不需要时给这些灯断电，或者使用运动控制传感器以避免让这些灯 24 小时不间断工作，这个工厂还能节省多得多的能源。

另一个主要的好处是光输出的质量。正如可以在图 4 中看到的那样，工厂左手边的部分是用 LED 照明的，LED 提供全光谱纯白光，与高压钠灯 (右手边