能量效率更高、功能更强的新型LED固态发光(SSL)产品的发展很快,被认为是照明市场上的主要革命性进步。在许多垂直应用中,如信号灯、汽车、LCD TV背光,LED已经毫无争议地成为传统光源的替代产品。
LED并不是冷的
通用照明中的另一个很大的挑战是热管理问题。正如前文所述,高功率的LED在很窄的一个频带内向外产生电磁辐射时不会浪费能量,但仍然会产生热量,热量会通过传导而不是辐射的方式散发出来,这一点类似于白炽灯。
由于要考虑后向兼容性,LED的发热问题给设计通用照明系统提出了很大的限制。为一个给定功率的白炽灯设计的照明系统很难适应同样功率的LED,因为热传导的路径是非常有限的。
功率转换和控制
当整个业界都把关注的重点放在如何实现最大的LED发光效率时,驱动/控制电路的效率问题也必须受到同样的重视。LED是低电压器件(Vf为3~4V),工作电压与市电完全不匹配,为实现最高的效率和保持持续的光输出,LED需要精确的电流控制和开关模式的功率转换。
为解决这个问题,必须采用一些恒流驱动技术。不但需要隔离、功率因数校正,在有些情况下还需要进行两级处理。输入电压先被降低到一个中间电压,并采用功率因数校正和高电压隔离,第二级解决LED对电流和热控制的需求。
图2是采用了升压转换器(MCP1630)的恒流配置方案,由8位MCU提供灵活的时钟源,电流设定点可由编程设定,以适应不同的LED模块、调光功能,并利用外置的传感器提供闭环的温度控制。
图2 采用MCU和恒流驱动器的智能LED解决方案
基于MCU的解决方案具有极大的灵活性。当LED的温度接近临界门限时,向LED输出的功率会逐步减小,而不是突然关闭系统或简单地发出警报。尤其是在LED是分别由不同公司设计,并且无法保证正确的热设计的情况下,这种功能尤为关键。
智能的驱动设计也意味着MCU的内置串行外设可以支持简单的通信协议,例如DMX-512或DALI。在进行更高级的系统集成时,还会需要以太网或ZigBee连接,从而设计出全新的能源管理系统。
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