與相對(duì)傳統(tǒng)的鹵素照明相比，采用高亮度LED作為室內(nèi)裝飾燈、景觀照明、車(chē)載照明具有很多好處。照明作為一種全新的照明技術(shù)，得到了全世界的關(guān)注，被譽(yù)為人類(lèi)照明史上的第三次革命。高亮度LED能以更小的功率消耗提供更大的亮度，具有節(jié)能、環(huán)保、抗震、使用壽命長(zhǎng)和快速接通的特點(diǎn)。

　　LED亮度控制技術(shù)

　　LED的亮度由流過(guò)的電流決定，然而對(duì)于不同的LED，相同的電流對(duì)應(yīng)的正向電壓卻不相同，表1列出了針對(duì)一個(gè)高亮度LED的典型正向電壓和驅(qū)動(dòng)電流的相互關(guān)系。

　　模擬調(diào)光引起的色度偏差

　　高亮度LED的典型正向電壓和驅(qū)動(dòng)電流的相互關(guān)系

　　為了避免電流變化引起的色度偏差，脈沖寬度調(diào)光(PWM)是一種有效的方法，PWM調(diào)光是保持正向?qū)娏鞑蛔?，通過(guò)控制電流導(dǎo)通和關(guān)斷的比例，從0%～的范圍調(diào)節(jié)亮度。比如，要控制LED亮度為33%，則在每個(gè)周期電流開(kāi)通33%。

　　由于在不同的應(yīng)用環(huán)境電壓不同，以及LED正向電壓的不同，為了確保LED的性能和長(zhǎng)久的工作壽命，就需要一個(gè)有效的恒流驅(qū)動(dòng)，而不是傳統(tǒng)AC/DC或DC/DC的恒壓控制，通常采用一個(gè)電流檢測(cè)反饋LED電流實(shí)現(xiàn)其恒流控制。在很多應(yīng)用中，都需要對(duì)LED的亮度(輸出電流)進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)亮度一般有三種方法，一是通過(guò)調(diào)節(jié)電流檢測(cè)電阻大小實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)電流，二是通過(guò)改變基準(zhǔn)電壓(LED電流等于基準(zhǔn)電壓除以電流檢測(cè)電阻)，三是脈沖寬度(PWM)調(diào)光。然而，前兩種方法(模擬調(diào)光)在改變LED亮度的時(shí)候無(wú)法保證LED的色度，如綠光LED的色度偏差隨電流變化的關(guān)系。

　　模擬調(diào)光和PWM調(diào)光對(duì)比

　　為了避免眼睛能夠看到LED的導(dǎo)通和關(guān)斷，PWM調(diào)光的頻率要高于100Hz。高于100Hz，眼睛就會(huì)對(duì)導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)間進(jìn)行平均，僅僅看到由PWM占空比決定的有效亮度。PWM調(diào)光的優(yōu)勢(shì)是LED正向?qū)ǖ碾娏饕恢笔呛愣ǖ?，LED的色度就不會(huì)像模擬調(diào)光一樣會(huì)變化。PWM調(diào)光可以在控制LED的亮度的同時(shí)，也保證LED發(fā)光的色度。對(duì)于一定頻率的PWM調(diào)光，調(diào)光的范圍取決于LED電流從關(guān)斷到設(shè)定值的時(shí)間。比如，LED電流從關(guān)斷到設(shè)定值的時(shí)間為20ms，對(duì)于100Hz的PWM調(diào)光比計(jì)算如下。

　　100Hz的PWM調(diào)光Zui小占空比為0.2%，調(diào)光比為500:1(0.2%～)，假如PWM調(diào)光頻率為1kHz，則調(diào)光比為50:1(2%～)。

　　高亮度LED驅(qū)動(dòng)方案

　　PT4115效率曲線

　　美國(guó)調(diào)研公司StrategiesUnlimited預(yù)計(jì)，到2010年，高亮度LED市場(chǎng)將達(dá)到83億美元。面對(duì)如此誘人的市場(chǎng)，國(guó)外知名的電源管理廠商如LinearTechnology、NationalSemonductor、Maxim、Zetex等都推出了一系列高亮度LED驅(qū)動(dòng)方案。而國(guó)內(nèi)LED驅(qū)動(dòng)領(lǐng)先的華潤(rùn)矽威科技也推出了一系列高亮度LED驅(qū)動(dòng)方案。比如華潤(rùn)矽威科技Zui近推出的降壓型LED驅(qū)動(dòng)芯片PT4115，該芯片在PT4105的基礎(chǔ)上把輸入電壓范圍擴(kuò)大到8V～40V，輸出LED電流提高到1.2A，以適應(yīng)快速發(fā)展的市場(chǎng)。PT4115使用非常容易，典型應(yīng)用如圖3所示，它只需要一個(gè)輸入、一個(gè)、一個(gè)和一個(gè)采樣電阻，共四個(gè)外部元器件。

　　不同頻率PWM調(diào)光輸出電流和占空比關(guān)系

　　PT4115可以驅(qū)動(dòng)多達(dá)7個(gè)串聯(lián)的LED，提供從1W～28W以上的輸出功率，效率高達(dá)97%，如圖4所示。由于外部電流檢測(cè)電阻的壓降僅為100mV，以及內(nèi)部0.4Ω的導(dǎo)通電阻，降低了芯片和系統(tǒng)的功耗，大幅提升了LED照明系統(tǒng)的效率，達(dá)到省電的效果。同時(shí)PT4115輸出LED的電流精度達(dá)±5%。

　　模擬調(diào)光輸出電流和控制電壓關(guān)系

　　為了方便用戶(hù)有效的調(diào)光，PT4115可以接受PWM和模擬調(diào)光，特別需要指出的，PT4115極為快速的電流響應(yīng)時(shí)間使得在100HzPWM調(diào)光時(shí)的調(diào)光比高達(dá)5000:1(0.02%～)。圖5、圖6給出了PWM和模擬調(diào)光的特性曲線。

　　從圖7可以看出，PT4115電流設(shè)定時(shí)間僅為2ms。PT4115很寬的PWM調(diào)光頻率范圍使得客戶(hù)靈活的選擇以減小對(duì)系統(tǒng)的影響，比如選擇大于20kHz的PWM調(diào)光頻率就避開(kāi)了對(duì)的干擾。PT4115內(nèi)部的過(guò)溫保護(hù)以及通過(guò)DIM管腳外接(NTC)檢測(cè)LED溫度，實(shí)現(xiàn)對(duì)LED的雙重的過(guò)溫保護(hù)，在MR16燈杯散熱不是很理想的環(huán)境下非常必要。另外，PT4115采用了抖動(dòng)頻率技術(shù)降低EMI。

　　公式

　　50kHz50

　　為了滿(mǎn)足客戶(hù)直接通過(guò)110/220VAC驅(qū)動(dòng)LED的要求，華潤(rùn)矽威科技相應(yīng)推出了一顆PT4107，其典型應(yīng)用如圖8所示，它采用華潤(rùn)矽威專(zhuān)利的峰值電流補(bǔ)償技術(shù)使得LED電流在很寬的線電壓和輸出電壓范圍保持恒定。PT4107輸出功率超過(guò)60W，效率高達(dá)90%，適用于景觀照明、街道照明和LED日光燈等領(lǐng)域。

　　PT4107典型應(yīng)用

　　另外，華潤(rùn)矽威還有升壓型高亮度LED驅(qū)動(dòng)芯片PT4108和升降壓型LED驅(qū)動(dòng)芯片PT4303，這兩顆芯片分別由2顆AA技術(shù)'>干電池或一顆供電驅(qū)動(dòng)一顆3W或1W高亮度LED。

　　高亮度LED驅(qū)動(dòng)技術(shù)的挑戰(zhàn)

　　雖然LED驅(qū)動(dòng)市場(chǎng)前景可觀，但仍有一些技術(shù)挑戰(zhàn)，目前面臨主要的挑戰(zhàn)有：第一，以大調(diào)光比高效率對(duì)LED調(diào)光，保證高、低亮度色度不變的同時(shí)，降低對(duì)系統(tǒng)的干擾和EMI；第二，配合系統(tǒng)設(shè)計(jì)，對(duì)LED溫度進(jìn)行有效的檢測(cè)和控制，保證LED可靠的工作，體現(xiàn)其壽命長(zhǎng)和使用成本的優(yōu)勢(shì)。