如何让LED灯更好的实现单向线性调光?

几乎所有人都对LED灯的调光有所感触。我们理想的调光是光线从暗到亮,或者从亮到暗。这种单向稳定的变化才是用户最想要的体验。LED灯能否达到这种效果,与驱动IC的好坏有很大关系。LED驱动IC不仅要与市场上大多数SCR调光器兼容,还要实现线性单向调光。为了满足这些要求,Power Integrations公司推出了LYTSwitch-7,它适用于单级非隔离降压可调光LED驱动器。集成电路产品系列。这些器件采用超薄SO-8封装,无需热沉即可提供22 W输出功率,效率高达86%。它们还具有高功率因数、精确的调整率和全面的保护功能,适用于灯泡、灯管和其他照明设备。

1.宽电压输入和低压调光。

采用LYTSwitch-7 IC的LED驱动器电压输入范围为90V至305V,在低电压输入下仍可实现调光。此时有人会问,为什么不做高输入电压调光呢?技术上实现高压输入当然没有问题,但是任何国家都是单一电压,要么是低压,比如日本和美国,要么是高压,比如中国和欧洲,所以LED驱动器定位在高压或者低压都可以满足用户的需求。但在一些国家,如美国,照明市场分为商用和民用,商用照明的供电电压往往是高压输入,所以不需要高压输入就具有调光功能。LYTSwitch-7 LED驱动IC既能应对宽电压输入范围,又能实现低电压调光,在保证输出电流不变的情况下实现宽电压输入。所以可以同时满足美国商业和民用照明的需求。

2.集成保护,更高的安全性。

在分离组件的驱动方案中,如果想要增加一定的保护,就需要增加更多的设备来实现。PI的电路保护是完全集成的。这有三个好处。首先,在输入过压浪涌的情况下,输入过压保护可以保护LED负载。比如电路遇到雷电时,只要电路中有雷电,母线就会出现高压,IC会相应停止开关操作,后面的LED灯会避免高压危害;第二,它提供输出过流、过压(OVP)、短路和负载开路保护。比如负载开路时,电压会持续上升,负载端的电容很容易损坏,而输出过压保护可以在这种故障情况下保护输出电容。第三,当驱动器过热时,输出电流降低,最终热返送保护完全关闭。比如,当建筑物着火时,随着环境温度的升高,LED灯不会马上熄灭,而是亮度逐渐变暗,这样就给了里面的人逃生的机会。如图1所示,更神奇的是,当温度达到一个更高的水平时,灯就会完全熄灭,一旦外界温度恢复到正常范围,灯就会自动恢复点亮。

图1:先进的热管理性能——灯泡在异常环境温度下仍能提供照明输出。

3.三个因素决定了EMI非常低,与大多数SCR调光器兼容。

EMI是所有调光驱动器方案都面临的问题。它不仅与EMI滤波器元件的成本有关,还与连接到前端的SCR调光器的兼容性有关。使用LYTSwitch-7的LED驱动器具有低EMI。主要来自以下三个原因:第一,“安静”的源节点(源电位)用于散热。由于其特殊的MOSFET工艺,该方案中IC的散热方式是通过源极,但在下端为buck型和开关管的电路结构中,MOSFET源极的电位不随其开关而变化,所以在电学上是低噪声节点,EMI会很低;第二,在批判模式下工作。由于电感电流工作在临界导通模式,其工作频率是不断变化的。噪声能量分布在不同的频点,所以它的EMI会比较低;第三,开关管位于低端电路结构,可以在PCB板上增加源极的铜面积,减少漏极的铜面积,既保证了IC本身的散热,又兼顾了EMI。

低EMI不仅可以节省EMI滤波器的成本,还可以帮助驱动器兼容市面上大部分SCR调光器,从而提高灯具的兼容性。

4.独特的算法可以提供高功率因数和精确的调整率。

图2:电感电流分布

如何实现精确的恒流控制,是很多LED驱动IC厂商一直在考虑的问题。如图2所示,为了实现高功率因数,开关管的电流通常随输入电压的波形而变化。但一旦输入端出现任何噪声和低频扰动,就会随着开关管电流的响应出现在输出端的LED驱动电流上,从而引起照明亮度的响应变化,影响人的视觉体验。LYTSwitch-7功率集成方案在一个半波周期内采用限流模式,即电感的峰值电流不随输入电压变化,因此可以抑制输入噪声,输出端的电流对输入噪声不敏感。避免了输出照明受交流电源影响的情况。输出恒流的控制是通过保持交流半波中电感电流的平均值来实现的。因此,在不同的输入电压、负载和量产条件下,都能保证其恒流精度。此外,与传统控制方式相比,由于峰值电流相对较低,MOSFET利用率高,储能电感也可以降低。此外,该方案本身独特的供电方式不需要在电感上附加耦合绕组,因此可以使用低成本的商用标准电感。这大大增加了该方案的吸引力。(边肖:深圳君鸿盛电子)