PoE和LED结合的低功率、高亮度、长电缆解决方案[3]

　  散热方案

　　为确保万无一失，规定机箱温度最高为50°C，如超过这个阈值，工程人员便无法在建立LED灯时把手指放在机箱上。此外，Cree亦生产1×5 英寸的金属核心电路板(MCPCB) XR LED，这种LED每一个只占据一平方英寸的空间。所有五个器件都串联在一起，以确保每个的驱动电流是相同，并且每个LED的光输出都得到平衡。两行共10个LED所占的面积约为2 X 5英寸，其总光线输出介乎冷白的500流明至蓝色的150流明(墨蓝色LED之光线输出值由辐射度功率所指定)。两行LED会被安置在一个镁制机箱的前端，大小为6英寸宽、2.5英寸高和四英寸深。至于散热方面则由一对置于箱外的镁金属散热器来负责，其大小为1.75×2.25×0.5英寸，它直接被安装在箱前面的MCPCB之后。散热油脂会施加到MCPCB和散热器上，使到箱本身可作进一步散热。

　　美国国家半导体的LM5073和LM3402HV同样备有表面贴装封装，其在外面有一个外露的散热片。通常，电源电路都需承受较高的环境温度，而LED应用亦不例外。这种散热加强封装(LM5073的eTSSOP-14和LM3402HV的PSOP-8)善用了PCB作为散热器。驱动电路被安装在标准的FR-4上并且如图2所示通过一条电线连接到LED。至于封装的热阻，例如是安装在含有两安士铜成份的FR-4上的eTSSOP-14和PSOP-8，其热阻大约为50°C/W。对于这类LED灯来说，其机械设计并不允许将LED驱动器放置在设有LED的MCPCB上，但必须注意到具备有外露散热片的封装，当它们安装在MCPCB上时的热阻会低于10°C/W。因此，照明系统的设计人员可以利用这个优势来充分驱动电子器件。

　　PWM调光

　　假如设计的LED照明系统需要在某特定的光线输出范围内维持LED的颜色或色温，那便必需采用脉冲宽度调制(PWM)技术来调光。然而，最麻烦的地方是要找出一个调光频率，而该频率不会产生可听噪声。在LED驱动器内的电源开关频率通常介乎100 kHz和 1 MHz之间，远远超出人类的可听范围。一般而言，调光频率都会低很多，因为开启和关闭一个开关转换器输出所需的时间会比开关一个功率MOSFET长很多。因此，由LED驱动器开关周期所引致的传播延迟和输出电流压摆率会消耗某一固定量的时间。随着调光频率的增加，调光时间缩短，固定时间的延迟会在调光周期中占用更多的时间。

　　一个采用LM555定时器的方波产生器能提供50%至100%的调光功能，并且可在LM3402HV VCC稳压器的7V备用功率下运行。这个低成本的纯粹模拟方案属于一个非最理想的运作，尤其在LED照明设计人员最关注的噪声问题上。LM555定时器会作用成一个异步多重振荡器，它会随着工作周期的变化而改变频率，因此设计初期会用上尽可能低的频率，例如是200Hz至300Hz。

　　因为一般来说200Hz会被视为最低的频率，在这频率下所产生的闪烁和个别脉冲都是肉眼看不到的。这样，设计会在100%以外的任何调光工作周期下，产生出一种清楚可听而且令人烦扰的嗡嗡声，因此令到最终的调光频率由增加至20 kHz。这种可听噪声会延伸到最终的设计，原因是在50%的最低工作周期时，LM555会略微产生非线性，导致在大约50%调光时出现调光频率急降。假如进一步增加调光频率，便会将LM3402HV的DIM引脚的响应时间推至极限。一个简单的微控制器能够在固定的频率下处理从0至100%的工作周期，从而形成出一个超级的调光方案。当微控制器在一个类似LM555的VCC稳压器备用功率下运行时，这一方案的效果尤其突出。