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06-18
近年来，高亮度 LED (HB-LED) 等 LED 领域取得了进展。
这些技术进步已迅速应用于汽车、建筑和街道照明等终端市场。
而且，在最新驱动技术的配合下，高性能LED照明变得比传统照明形式更加可靠和高效，在市场上越来越受欢迎。
然而，由于缺乏标准化，LED驱动和控制方法多种多样。
许多应用使用的解决方案没有考虑 LED 的特殊需求。
虽然有些方法可以应对新的认证需求，但它们并不能提供优秀的系统解决方案。
因此，市场上存在针对特定应用解决方案的机会和需求。
系统解决方案 安捷伦科技退休科学家Roland Haitz博士曾强调：照明领域本质上是整个电子行业发展的重点。
他说：“虽然爱迪生只是第38位发明灯丝电灯的人，但他是第一个提供整个照明系统的人。
” HB-LED 的存在创造了巨大的机会来取代存在许多缺点的现有照明技术。
。
然而，与Haitz博士的观点一致，我们认为需要一种系统的方法来实现这一概念，即让HB-LED系统取代传统的照明系统，如灯丝、荧光灯管，甚至卤素和氙气灯光。
固态HB-LED照明系统的主要组件可以简单地分为功率转换、控制和驱动、热管理、光学，当然还有LED本身。
如果没有完整提供和应用任何这些组件，特定的 HB-LED 照明系统将无法高效工作。
例如，如果不使用透镜和光导来聚焦和处理光源，就无法满足应用的照明规范。
同样，如果不仔细考虑和解决热管理问题，系统的工作寿命将受到严重影响，因为 LED 结温将远远高于组件的最大额定工作温度。
HB-LED 照明系统中的电压源将根据应用类型而变化。
对于建筑和建筑应用，我们通常可以将供电电压估计为交流电源。
同时，户外照明可以采用交流电源、12V铅酸电池等非稳压电源或太阳能供电。
对于汽车应用，电源通常是 12V 电池。
虽然可以在不使用某种类型的电源转换的情况下从电压源驱动 LED，但这不是一个好主意，因为正常的电压波动可能会导致 LED 电流发生较大变化。
考虑到电压/电流（V/I）曲线极其陡峭以及不同批次LED之间正向电压（通常高于1V）差异较大等因素，有必要使用隔离或非隔离功率转换级。
LED 电流稳定 LED 驱动器的主要功能是限制电流，无论输入条件如何以及各种工作条件下正向电压如何变化。
驱动器本身和整个系统解决方案必须满足应用在能源效率、电流容限、外形尺寸、尺寸、成本和安全方面的要求。
所选解决方案还必须易于应用且足够坚固，以满足特定应用的极端环境条件。
设计人员可以根据其应用的不同细节从三种不同的基本电压调节器拓扑中进行选择，它们是： ● 降压—最小输入电压 (Vin) 在所有工作条件下始终相同。
大于LED灯串的最大工作电压。
图1 降压转换器的典型电路图 ● 升压- 当最大输入电压(Vin) 在所有工作条件下始终小于LED 灯串的最小工作电压时使用。
图2 升压转换器的典型电路图 ● 降压-升压(Buck-Boost) 或单端初级电感转换器(SEPIC) - 当输入和输出电压之间存在重叠时使用。
耦合电感器的进步使得在同等尺寸的降压或升压拓扑中实现这些解决方案变得更加容易。
一旦掌握，SEPIC 拓扑与其他常用拓扑相比具有许多优势，包括更高的能源效率、更小的外形尺寸和更低的成本。
图3 升降压转换器典型电路图 LED 稳流解决方案分类 1 电阻 电阻是最简单且成本最低的稳流解决方案。
实际上，它们并不是一个实用的解决方案，因为它们依赖于电池电压，导致 LED 亮度变化、能源效率低、成本必然昂贵，并且需要耗时且费力的 LED 编码。
2 线性稳压器 线性稳压器易于设计，可提供有效的电流调节和过流保护，并提供外部电流设定点。
这是一个“温和的”HB-LED 系统电流调节计划。
然而，在当今的能源意识时代，设计人员可能会认为许多装置，特别是街道照明、建筑和电池供电的应用，耗电且效率低得令人无法接受。
低效的线性稳压器几乎总是存在热管理问题，这通常需要某种形式的散热器，但会增加整体设计的尺寸和成本。
3 开关稳压器 开关稳压器是最昂贵、技术最复杂的 LED 电流控制解决方案。
与线性稳压器和简单的电阻电流稳定方案不同，它们容易受到电磁干扰 (EMI)，这给设计人员带来了另一个需要克服的挑战。
然而，开关稳压器非常节能，并且可以为应用提供亮度控制功能。
对于中高功率解决方案或需要处理宽输入电压范围的应用，开关稳压器是唯一可行的选择。
4 恒流稳压器 2 引脚和 3 引脚恒流稳压器（例如安森美半导体开发的恒流稳压器）可提供比线性和开关稳压器更简单且成本更低的功能。
解决方案，并且比电阻解决方案具有更多的性能优势。
2 引脚组件提供固定输出，而 3 引脚版本则能够使用简单的外部电阻器对输出进行编程。
其输出电流值在20至mA之间，最大工作电压为45V，确保能够承受电池负载突然的电压下降。
图4恒流稳压器的典型电路图 使用恒流稳压器就像使用线性和开关稳压器一样，以确保在其支持的宽LED电压范围内保持恒定的亮度。
它们还可以保护 LED 在较高输入电压下免于过载，并显着减少或完全消除成本高昂且有问题的 LED 库存编码问题。
高达 40V 的宽输入电压范围支持在各种应用条件下运行，并能承受相关的电源电压波动。
恒流调节器可配置为降压、升压或 SEPIC 拓扑。
如果您驱动 LED 灯串的电流高于单个恒流稳压器所能支持的电流，则可以将这些组件并联以提供解决方案。
LED 发出的光与其平均输出电流成正比。
恒流调节器也可以控制该电流，提供额外的光输出调节。
可以使用模拟调光或数字脉冲调制技术来提供调光功能。
模拟调光方案将输入 PWM 信号与反馈电压相结合，以降低平均输出电流。
数字调光方案使用输入 PWM 信号来抑制稳压器的开关并降低平均输出电流。
典型的调光频率为~Hz，因为人眼无法看到高于Hz的频率的细微变化，但可以检测到低于该频率的频率的细微变化。
结论 HB-LED有潜力成为各种照明应用的主力军。
将 HB-LED 照明与其他照明技术进行比较时，功率效率、长寿命和设计多功能性只是等式的一部分。
随着专用恒流稳压器的发展，更好的全方位系统解决方案将会诞生。
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