硅谷半导体业恢复往日的繁荣之LED照明

　　LED照明

　　据Communications with Selantek公司针对全球固态照明LED市场公布的调研数据，2010年，全球照明市场规模为202亿只(套)，其中LED灯占9600万套。2011年，LED灯将增加到122亿套，并将在2016年达到9.92亿套。在LED灯的各种应用中，排前三名的汽车、交通照明和标牌分别占了40%、28%和11%。LED灯的各项成本及总成本变化如图19所示。

　　目前LED照明设计的挑战

　　对于目前LED照明设计的挑战，飞兆(Fairchild)PCIA照明业务部技术专家Brian Johnson归纳出三方面：

　　一、小PCB尺寸及BOM成本的压力。LED灯驱动器要更紧凑;VDD电源、变压器、输入/输出/VDD电解电容器等会将单位器件的成本增加0.1~0.7美元。

　　二、寿命短。原因是电解电容器或高温高湿条件下可靠性低;LED灯制造商吹嘘有5万小时以上的寿命时，很多未经优化的电源寿命却只有1~2万小时。目前的质保期为3年，但应延长到5年。

　　三、高质量、高效率应用的电子设计需求。高功率因数(PF)、较低的总谐波失真(THD);能源之星对5W及以上的商业应用，要求PF≥0.9，住宅应用PF≥0.7。连续输出电流(峰值变化>5%);调光;电气效率在80%以上。

　　图19 LED灯的各项成本及总成本变化

　　国际整流器(IR) 节能产品LED部经理Peter Green补充了以下几点：正向电压的Part-to-part变化、温度变化、负温度系数，动态阻抗低，色彩与色度的转换等。他认为现有峰值电流降压稳压器方案需要进行很多改进(见图20)。

　　图20 现有峰值电流降压稳压器方案需要进行很多改进

　　非隔离式LED驱动器与小空间调光技术

　　Johnson表示，对于住宅照明，飞兆带有功率因数校正(PFC)的FL7701智能非隔离式降压LED驱动器可以解决小空间调光问题的挑战。该器件采用自动检测AC输入电压状态，实现了高PFC。可在DC输入电压状态工作，自动检测AC 或DC输入电压状态。FL7701的结构和典型应用电路如图23和图24所示。

　　图21 飞兆FL7701的结构方框图

　　图22 飞兆FL7701的典型应用电路图

　　他详细解释了将PCB减小60%的方法：集成了PFC功能;DC或AC离线输入直接相连，故不再使用变压器;没有电解电容器;不用VDD电源;也没有缓冲电路了。因此减少了20%的BOM成本。同时，支持模拟调光。FL7701的设计空间与目前常用方案的比较如图21所示。

　　图23 飞兆FL7701的设计空间与目前常用方案的比较

　　国际整流器的Peter Green 针对非隔离式驱动器，介绍了刚开发出的一款高电压连续降压稳压器控制芯片IRS2980 LEDrivIR。其内部功能框图如图24所示。

　　图24 国际整流器IRS2980的内部功能框图

　　其额定电压为 600V，使用滞后平均电流模式控制实现精准的电流控制。该芯片上有高电压内部稳压器(不需分立的VCC电源)和高侧电流感应功能的低侧 MOSFET 驱动器。模拟控制PWM调光，电流控制范围为0% 至100%，最高工作频率150kHz。

　　基于IRS2980的低成本LED驱动器应用及参考设计的PWM调光选项分别如图25和图26所示。　　

　　图25 基于IRS2980的低成本LED驱动器应用

　　图26 基于IRS2980参考设计的PWM调光选项

编辑：妮子