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基于LT3756的大功率產(chǎn)業(yè)LED照明驅(qū)動計劃

無論是在工廠、提煉廠、零售商店還是在醫(yī)院中,產(chǎn)業(yè)照明在色彩、接通時間、調(diào)光才能、堅固性、易于設計以及當然還有效率方面都需要一些具體的尺度。不過,既然采用LED的新照明設計一般都比白熾燈設計昂貴,那么從長遠來看,就必需靠更高效率的發(fā)光來節(jié)儉能源本錢。與等效白熾燈相比,LED 照明供給約高10倍的效率,而與熒光燈或高壓鈉燈相比,則高2倍到3 ,因此LED照明可增進長期能源節(jié)儉。諸如 24小時不中斷運行的工廠等利用,一般僅在幾年內(nèi)就可以收回LED的本錢,而其他照明設計可能需要長達5年的時間。
LED不用白熾燈、熒光燈和高壓鈉燈首選的高壓AC電源,而是采用電壓低得多的DC電壓源,其典范范疇視利用和LED配置的不同而有所轉(zhuǎn)變,從8V至72V。不過,大多數(shù)新的設計都將在12V至24V的DC輸進范疇內(nèi)工作,而有些改良設計會應用12V交換輸進。
為確保最佳性能和長的工作壽命,LED需要一個有效的驅(qū)動電路。這些驅(qū)動電路必需靠不準確穩(wěn)固的電源軌工作,而且還必需具有本錢效益和空間效益。為保持長工作壽命,首先要確保不超過LED的電流和溫度限制。不管輸進電壓如何變更,LED驅(qū)動器都能為LED串供給恒定電流,以保持恒定的光輸出和色彩,因此通常采用恒定頻率、電流模式LED驅(qū)動器拓撲。與電壓模式把持相比,電流模式把持改良了環(huán)路動態(tài)特征,并供給逐周期電流限制,從而向LED供給恒定電流。最后,LED驅(qū)動器必需供給超過90%的效率,以最大限度減小對外部散熱措施的需求,并保持照明系統(tǒng)的高效率。
圖1顯示了采用單個LED驅(qū)動器IC驅(qū)動50W LED串的電路。驅(qū)動IC是凌力爾特公司的工作在升壓模式的LT3756。LT3756是一個100V、高壓側(cè)電流檢測DC/DC轉(zhuǎn)換器,6V至100V的輸進電壓范疇使其非常實用于多種利用,包含產(chǎn)業(yè)和建筑照明。LT3756應用一個外部N溝道MOSFET,可以通過標稱12V的輸進驅(qū)動多達14個1A的白光LED,供給超過50W的功率。它可以用一個24V輸進為多達20個LED供電,供給總共75W的LED功率。

圖1:采用單個LED驅(qū)動器LT3756驅(qū)動50W LED串的電路。

LT3756包含了高壓側(cè)電流檢測,從而使該器件能用在升壓、降壓、降壓/升壓或SEPIC和反激式拓撲中。在這個例子中,LT3756用于升壓模式,可以供給超過94%的效率,無需散熱措施。頻率調(diào)節(jié)引腳答利用戶在100kHz至1MHz范疇內(nèi)對頻率編程,從而優(yōu)化效率,并最大限度減小外部組件尺寸和本錢。采用3x3mm QFN封裝的LT3756可供給一個非常緊湊的50W至75WLED驅(qū)動器解決計劃。
此外,LT3756采用真正彩色PWM(True Color PWM)調(diào)光,這種調(diào)光方法以寬達3,000:1的調(diào)光范疇供給恒定LED色彩。對不苛刻的調(diào)光需求而言,CTRL引腳可用來供給10:1的模仿調(diào)光范疇。該器件的固定頻率、電流模式架構(gòu)在寬電源電壓和輸出電壓范疇內(nèi)供給穩(wěn)固工作。一個以地為基準電壓的FB引腳用作幾種LED保護功效的輸進,從而使該轉(zhuǎn)換器可以作為恒定電壓源工作。
圖1的設計可以在多種不同的配置中應用。LED可以在50W聚光燈配置中以單陣列排列,以代替125W的熒光燈或高壓鈉燈,這幾種燈的光輸出都相當于500W鹵素燈,而產(chǎn)生的熱量卻比鹵素燈少。除了節(jié)儉能源,由LT3756驅(qū)動的LED還供給即時接通功效、純凈得多的光色彩,并能快速和準確地對LED調(diào)光。此外,該設計還可將多達14個4W的LED配置為運動式投射燈,每個燈都能以同樣或更好的光色彩,供給相當于一個40W鹵素燈的光輸出,同時下降非常熱的鹵素燈固有的火災風險。類似地,LED還可以代替幾個熒光燈。



圖2:LT3750 50W LED升壓電路的效率和輸進電壓

為突出LED產(chǎn)業(yè)照明的利益(與歷史上效率最高的高壓鈉燈照明相比),可以考慮一個提煉廠的例子,如圖3所示。在這個例子中,超過1,000個250W的高壓鈉燈照明系統(tǒng)被同樣數(shù)目標100W白光高亮度LED照明系統(tǒng)代替,這些LED都是由LT3756驅(qū)動的。由于這些燈是逐日24小時不中斷地開著,所以第一個重要的利益是能源需求下降了60%。就全部提煉廠而言,這可每年節(jié)儉16.4萬美元本錢(按每度電0.10美元盤算)。這種節(jié)儉還可能極大地提高,由于LED照明系統(tǒng)不需要任何升溫期,可以“即時接通”工作,從而在極短的時間內(nèi)達到最大光強。通過在不需要時給這些燈斷電,或者應用運動把持傳感器以避免讓這些燈24小時不中斷工作,這個工廠還能節(jié)儉多得多的能源。

圖3:具有高亮度白光LED燈與高壓鈉燈照明的提煉廠

另一個重要的利益是光輸出的質(zhì)量。正如可以在圖3中看到的那樣,工廠左手邊的部分是用LED照明的,LED供給全光譜純白光,與高壓鈉燈(右手邊)相比,在這種光線中更輕易看明白,而高壓鈉燈發(fā)出的光幾乎全部在色譜的橙黃色區(qū)域,從而非常難以區(qū)分色彩。在提煉廠中,這尤其令人難受,由于要用肉眼區(qū)分水蒸氣和火焰引起的煙霧是非常慘痛的事。要能夠準確地辨認色標導線和彩色飾板也是很重要(甚至在光線暗淡的情況下)。
最后,白光LED具有10萬小時的工作壽命,天天24小時不中斷工作,將持續(xù)應用超過11年,相比之下,高壓鈉燈每一兩年就需要調(diào)換。與目前的高壓鈉燈照明相比,這進一步下降了高亮度LED的長期總體本錢。
本文小結(jié)
白光LED照明利用在產(chǎn)業(yè)/住宅通用照明范疇前所未有地加速已經(jīng)導致對大電流LED驅(qū)動器IC的很多具體性能請求。從面向提煉廠、發(fā)電廠等有害產(chǎn)業(yè)利用的大功率外部照明到內(nèi)部運動式投射照明,產(chǎn)業(yè)利用有很多種。節(jié)能以及由此引起的二氧化碳排放量減少,正在加速高亮度白光LED在大批貿(mào)易和產(chǎn)業(yè)環(huán)境中的采用。所有這些利用都需要高性能LED驅(qū)動器IC,以最大限度地提高效率和可靠性,同時最大限度地下降用戶向LED照明轉(zhuǎn)變的本錢。這些LED驅(qū)動器還必需供給恒定電流以保持一致的亮度(而不管輸進電壓或LED正向電壓如何變更),必需以高效率工作,并供給寬調(diào)光比。這些利用還請求占板面積非常緊湊和高熱效率解決計劃。榮幸的是,LED驅(qū)動器的設計師已經(jīng)預感到了這些需求,并已經(jīng)設計出滿足所有這些需求的IC。
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