基于高功率LED驱动电路的背光和照明应用

只看该作者 · 2020-4-23 16:37

随着城市建设步伐的加快，休闲广场和绿地公园作为城市的亮点，代表着都市人渴望回归大自然的心情。水代表了灵性，水景和喷泉是休闲广场和绿地公园不可或缺的一部分，因而对水下灯的需求量相当可观。目前，彩色水下灯一般都是传统PAR灯，产生各种颜色需要外加过滤光片，大大降低了发光效率。通过对比可以看出，红，绿，蓝水下灯中，传统灯具总光通量是LED水下灯的1~2倍，LED的封装技术决定了其光源发光的方向性非常强，加之LED体积非常小，能够配合各种角度的光学透镜，这些特性决定了传统水下灯消耗功率是LED水下灯的13倍以上。由此可见，LED水下灯的节能效果是相当显着的。另外，LED光谱分布情况决定了其光色纯度和饱和度是传统PAR灯无法比拟的，因此，具有很强的竞争优势。

　　例如，LT3474和LT3475是具有宽PWM调光比的高电压、高电流、单信道和双信道降压型LED转换器，能够以高达1A和1.5A的电流来驱动一个或多个LED，以使每个LED获得80流明至120流明的亮度（当有更高输出的LED面市时该数值还会更高）。这些专用LED驱动器具有板载高电压NPN电源开关和内部检测电阻器，旨在最大限度地压缩板级空间、减少组件数目并简化设计。

　　凭借其高端检测电阻器，LT3474和LT3475能够驱动接地的LED，这在许多系统中都是一个重要的优点。电流模式控制和一个精确的基准电压优化了环路动态性能，以实现一个经过良好调节的低纹波恒定LED电流。耐热增强型裸露衬垫封装可在应力环境中的高功率操作期间保持低结温。一个PWM引脚采用调光MOSFET栅极信号来扩大转换器的调光比，借助的方法是在PWM调光关断时间里维持恒定的输出电容器电压并控制环路状态。停机和外部模拟电流调节引脚提供了简单的接口，以便在任何系统中实现更大的LED光线和电流控制灵活性。

　　单信道降压型1A LED驱动器

　　图1所示的LT3474降压型转换器1ALED驱动器具有使其适合于板级空间受限、存在高电压和高环境温度的汽车应用（和其它的电池供电应用）或工业应用的特点。该电路采用了一个高端集成100mΩ检测电阻器（以实现真正的LED电流检测和调节），与常见利用一个恒定电压和一个耗能偏置电阻器来对LED进行偏置的低效方法相比，其性能更加优越。4V至36V的输入电压范围使其非常适合与汽车、工业和航空应用中输入瞬变极小（或根本没有）的保护电路一起使用，在这些应用中，从电池接出的长电缆会导致非常高的输入尖峰。

图1 LT3474高电压降压型LED驱动器可调节1A电流

　　在1个LED和2个LED应用中，升压NPN电源开关均实现了高效率（图2）。集成了升压二极管，旨在进一步减少组件的数目。把停机引脚驱动至地将关断LED，并把LED的亮度由400：1TrueColorPWM？调光和一个外部MOSFET驱动器或利用VADJ引脚上的一个模拟25：1（或滤波PWM）信号来控制。通过一个外部电阻器可把开关频率设定在200kHz至2MHz的范围内，因而能够针对最高效率或最小组件尺寸来优化应用。

图2 LT3474降压型转换器能够高效地驱动单个或多个LED

　　LT3474的最大输出电压被箝位于13.8V，这可以防止LT3474输出发生LED开路。短路保护是使LT3474成为一款在各种LED故障条件下均能够安然无恙成为"防弹型"转换器的最后功能。双信道降压型1.5ALED驱动器。

图3示出了一款采用LT3475的双通道1.5A降压型转换器LED驱动器，它基本上就是把两个LT3474转换器整合在单个IC中，并增加了少量部件。对于在同一个系统中需要两个顶灯或仪表板灯的汽车应用而言，这种简单的解决方案堪称理想之选。两个灯通道（各为单个LED或一串LED）均具有单独的VADJ电压和PWM信号以实现独立的操作，但是，单个停机引脚可通过在停机模式中把电路的总电池漏电流减小至2μA，从而进一步改善节省电池电量的微功率运作。

图3 LT3475双通道高电压降压型LED驱动器可调节1.5A电路

　　对于功率更高的LED或需要较高电流和较低正向电压的LED（例如：红光或淡黄光刹车和信号LED），能够以高达1.5A的电流来对两路输出中每一路进行驱动。虽然LT3475的最大输出电压和LT3474一样被箝位于13.8V的电平上，但是，其最大功率输出能力却是三倍。PWM调光比也较高（达1200：1）或利用图4中的扩展调光比电路提升至更高的比值）。PWM调光方法的改进和较低的最小调光接通时间要求有助于该IC实现极端的汽车和夜间调光水平，同时保持与100%占空比时相同的真彩色。每个通道的独立仿真VADJ调光比为30：1（50mALED电流）。为了降低内部功耗，用于每个通道的升压二极管未被集成到IC之中。

图4 当被加至图3所示的电路中时，LT3475的扩展调光范围电路提供了1200：1的

PWM调光比，并可在1.4MHz的频率条件下高至3000：1

　　与LT3474相比，LT3475提供了三倍的功率输出能力、相同的停机电流、相同的开关频率范围、稍高的输入电压（工作电压为36V，最大值为40V）、较高的调光比、较高的LED电流和仅略有增大的封装（LT3474采用的是16引脚裸露散热衬垫TSSOP封装，而LT3475则采用了相同型式的20引脚封装），从而使其成为高功率解决方案的卓越选择。此外，LT3475中两个通道的反相开关操作还减小了电源上的输入纹波，并限制了增设高电压输入电容器的需要。

　　结论

　　建筑玻璃在现代化建筑上的应用量越来越大，品种越来越多，功能越来越齐全。建筑玻璃在建筑上的应用量、应用种类和所具有的功能可以作为评价建筑物现代化程度的标准之一。特别是建筑玻璃的装饰性能，可以说是千变万化，没有建筑玻璃就没有现代化建筑。但是由于玻璃既能透光光线，还有反射光线和吸收光线的光学性能，使与建筑配套的景观照明设计进入一种模式化。

　　怎样才能透过灯光再现玻璃白天所具有的质感美？这是景观灯光设计师普遍关注的问题。对于大块面玻璃的现代建筑的照明处理，采用"建筑化照明"把发光器件（光源）和建筑构件融为一体，不仅使照明灯具的内涵不断深化与扩展，而且形式多种多样，让人耳目一新。大功率LED单颗光效高，单位体积小巧，设计弹性很大，可最大限度配合灯光载体的结构特点，且安装方便，为此类建筑提供了全新的照明解决方案。