- 高功率驱动IC助LED系统照明跃上新台阶

　　选择适用驱动IC　LED受损害风险降低

　　LED是一个电气等效（Electrical Equivalent）的二极体，严格说来，它便是由电流驱动的元件。若以合适的电流驱动LED，即可获得一定的发光效率（lm/W）。若供电电流过小，LED灯泡就无法提供全光输出。对于单个LED灯泡而言，这看起来不是大问题，但是如果同时有很多LED灯泡串联起来，在没有均匀的电流支援下，输出光将会有明显的变化。

　　当然，LED灯泡还须要克服固有的正向电压降，这与LED类型以及终端装置的配置有关。对于白光LED，其正向电压降大约是3.5伏特（V），但是在高温时会大一些。结果显示，LED正向电压降与输入电源有关。在不同的LED链配置下，例如，串联（LED正向电压降累积）、并联（LED电流累积），或者串联起来的多个并联链（LED正向电压和电流累积），LED正向电压需要多种转换架构，不过，这将会使整体电路更加复杂。

　　以上简单叙述LED灯泡正常工作时需要什么条件，那么，如果出现对其工作或者驱动积体电路（IC）电流工作有不利影响的因素，结果会如何呢？

　　答案是，会对LED灯输出亮度产生不利影响，甚至导致严重的后果。这些事件包括过压（在开路LED事件时会出现）以及过电流事件（在短路或者重新插拔LED链时会出现）。当然，较差的散热环境也会对LED灯使用寿命产生不利影响，因此，良好的散热设计也非常关键。

　　这就显示了哪些因素会损害LED，甚至导致LED及其驱动电路失效。在这些知识基础上，照明系统设计人员应审慎考量LED灯泡设计技术，特别是LED驱动电路的元件选择标準等，从而保护LED不受损害。以下详述各大关键因素。

　　为LED提供稳定电流

　　LED驱动IC非常关键，因为该元件要面对各种各样的输入电源，随着应用领域的不同，LED驱动IC设计也各不相同，以把输入电源转化成所需要的电压和电流，实现最佳的LED性能。过压或过流都会对LED使用寿命或光输出造成不利影响，因此，电压和电流越稳定，系统就越可靠。所以，±5%範围内的稳压和稳流有利于延长LED使用寿命，减少使用故障。

　　LED驱动电路须应对异常瞬变电压

　　为保护LED不受过压的影响，首先须要求LED驱动IC能够处理比正常工作时更大的瞬变电压。汽车应用环境是一个很好的实例，其负载突降时会达到42伏特，甚至更高。

　　保护LED不受过热影响

　　LED照明装置一般较小，没有空间设置散热片，甚至没有风扇进行空气对流散热，因此，须要通过传导来处理大部分散热需求。业界在设计构思阶段就须要考虑良好的散热功能，在此，使用转换效率非常高的LED驱动IC也会有很大的帮助。驱动IC转换效率愈高，转换的能量损失就愈小，产生的热量也就愈少，因此，效率90%以上的LED驱动IC将有助于实现良好的散热设计。

　　有助于散热的另一个方法，是在LED中採用晶片内温度感测器，如果由系统控制器来监视此温度讯号，那么，控制器便可对系统总电流进行节流，从而减少热量的产生。当然，这样的代价是降低光输出，但这会比整个系统失效好得多。故障状态消失后，便可恢復正常工作。

　　最后，LED所採用的这些散热方法也可以扩展应用到LED驱动IC，在整个系统层级採用这些方法也是个不错的主意。

　　以下以业界高功率LED驱动IC（图1）为例，其具有相当精密的降压升压LED控制器，无论输入电压高于、低于还是等于输出电压，驱动IC都能实现固定输出电压。另外，与复杂低效的单端初级电感转换器（Single-ended Primary Inductor Converter， SEPIC）不同的是，此四路开关同步单电感架构不仅简化了转换器设计，而且还提高工作效率，从而降低热耗。

　　

　　图1 使用高转换效率LED驱动器的100瓦LED驱动电路，峰值效率高达98.5%

　　从图1的100瓦照明驱动IC塬理图可以看出，在整个输入电压範围内，输出电压/电流达到33.3伏特/3安培（A）时的转换效率高达96%。

　　该LED驱动IC的关键特性包括高达60伏特的宽广输入和输出工作电压範围。为能够在灯链上实现最佳和均匀的LED输出光，该颗驱动IC还在线路、负载和温度变化时，提供非常严格的±2%输出电压精度，以及±6%的LED电流精度和±6%输入电流精度。

　　为方便使用，LED驱动IC使用者可採用脉衝宽度调变（PWM）或类比调光，而四路开关升降压架构不仅实现模式之间的无缝转换，而且，在所有的模式中带给 LED的杂讯都非常低，包括VOUT接近于VIN的直通模式，这是很难做到的，尤其在这模式期间会出现负载瞬变事件。另外，为提高系统性能和可靠性，更提供输入和输出电流调节功能。此元件将应用于周围温度变化较大的环境中，因此，高阶LED驱动IC更提供-40℃？+150℃之间的工作接面温度範围。

　　LED效率与其商业价格优势相结合，使其提供超越许多照明应用的特性。本文一开始时提出的两个例子，只是目前世界大量实际应用的一小部分，现在LED照明时代已经来临。