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几种安森美半导体高能效LED照明方案及设计参考

  随着能源价格的进一步走高和环境问题的增多,世界各国纷纷致力减少温室气体排放,加快了用LED替代对环境有影响的紧凑型荧光灯(CFL)和线性荧光灯(LFL)的步伐。截至目前,世界上许多国家和地区都公布了白炽灯“隐退”的时间表和路线图。中国禁用(禁售)白炽灯计划也于日前出炉。国家发改委等部门联合印发了《关于逐步禁止进口和销售普通照明白炽灯的公告》,决定从2012年10月1日起,按照功率大小分阶段逐步禁止进口和销售普通照明白炽灯。

  LED以其寿命更长、优异的色彩组合、节能及符合环保要求,已成为照明革命的关键动力。近年来,LED成为了增长速度最快的半导体市场之一,5年年复合增长率达到19.3%,预计2013年市场总值可达124亿美元,见图1。

 

  LED市场增长动力及趋势

  图1:LED市场增长动力及趋势

 

  高亮度LED的光输出、能效及成本正在迅速改善,使其应用范围不断扩大。根据LED的工作电压可以划分为三个功率等级:0.9V至7V(手机和移动设备)、7V至60V(汽车和LCD背光)和60V至700V(通用照明)。这当中市场成长潜力最大的是汽车、LCD背光和通用照明。汽车应用主要包括氖灯替代、应急车辆灯、组合尾灯、仪表盘照明、信息娱乐、内部照明、中央高位刹车灯、前照灯、停车灯等;LCD背光主要包括大屏幕液晶电视、中等屏幕的笔记本、GPS、相框、上网本等;通用照明主要有离线LED驱动器/镇流器、街道/区域照明、替代灯泡、替代荧光灯、交通信号灯、工作照明、景观照明、建筑物照明等。不难看出,今后LED照明将逐步进入到更多的应用领域。

 

  安森美半导体的高能效LED照明方案

 

  利用先进技术以更少电能执行相同甚至更多的任务,进一步提升能效一直是安森美半导体不懈的追求。安森美半导体针对高能效LED应用开发了丰富的产品及方案,可以应对LED照明应用的多种挑战,如提高功率密度、实现功率因数校正、提高整体可靠性、输入电源范围更宽、满足空间受限及特定照明要求(如三端双向可控硅开关元件(TRIAC)调光)等。

  安森美半导体宽广的产品范围涉及AC-DC电源IC、DC-DC驱动器、CCR稳流器、CCCV控制、HV-FET、整流器、数字接口、环境光传感器、保护、电力线载波(PLC)调制解调器等。

  安森美半导体不断创新并推出LED通用照明应用方案,充分体现了高能效、创新及强固的特性。

 

  ·中低功率LED照明应用

 

  在中低功率LED照明应用方面,MR16灯泡很有典型性,其设计挑战在于在不同交流电压条件下提供较平坦的输出电流,且在不同直流条件下提供出色的能效。安森美半导体的降压-升压型NCP3065开关稳压器采用针对AC-DC转换的桥式整流器,具有宽输入和输出工作电压、稳定的输出电流。NCP3065可配置为降压-升压满足输入电压与输出电压有交叠的要求,并有开路和短路LED保护功能,可通过12 Vac电子变压器/墙壁调光器调光。NCP3065的内部参考电压微调至2%,从而在即便是输入电压、LED正向电压和电感容限的宽变化范围下,都能提供极精确稳定的电流。

 

  采用NCP3065的MR16 LED灯泡电路和参考设计

  图2:采用NCP3065的MR16 LED灯泡电路和参考设计

 

  还有一款MR16 LED方案是用于降压型应用的NCL30100,它是能效大于95%的LED驱动器控制器,开关频率高达700kHz,不需要输出电容,Vcc工作范围从6.35至18 V,可以驱动一个或多个大功率LED,主要用在MR16 LED照明、环境灯照明、太阳能LED、交通照明、室外照明和LED光条等应用。其PCB非常小巧,可以装入MR16灯的灯座内。NCL30160的迟滞控制特性可在负载瞬期间提供快速的回应,无需小型信号控制环路补偿元件。保护特性包括可利用电阻设定LED电流、LED短路保护、欠压锁定及热关闭。

 

  采用NCL30100的MR16 LED灯泡电路和参考设计

  图3:采用NCL30100的MR16 LED灯泡电路和参考设计

 

  安森美半导体的其他LED驱动器还包括带PFC、兼容TRIAC调光的离线式驱动器NCL30000,可在5至15 W输出功率的低电平条件下达到80%以上的能效(典型值83%),适合LED驱动器/镇流器、嵌灯/聚光灯/户外照明使用;用于LED照明的AC-DC隔离电源方案,分别适用于3至8 W低功率照明、8至40 W嵌灯及PAR灯泡,以及40至125 W建筑物及区域照明和50至300 W高能效LED街道照明。

 

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