隨著技術的進步，LED照明產品在發光效率、壽命、穩定性等方面的性能不斷提升，并能更好地滿足用戶對產品智能化、個性化的需求。同時在市場產業化和商業化維度來看，LED在工業照明、景觀照明、健康照明等細分市場不斷地拓展和延伸，未來發展的前景十分廣闊。

01.“厲害”的LED照明

需要什么樣的電路設計來支撐？

為了能夠讓LED照明產品具備更好的性能，其電路設計也需要在多個方面實現能力水平的提升，其中包括：高效率與低功耗，實現更高效的能量轉換，減少能源消耗，并提高LED照明設備的使用壽命；穩定的輸出電流，驅動芯片的輸出電流需要長久恒定，以確保LED穩定發光，亮度不會閃爍；高度集成，電路設計需采用集成度高的芯片和元器件，從而實現產品的小型化；寬電壓范圍，使LED照明設備能夠適應更大范圍的輸入電壓；良好的散熱性能，芯片電路一方面需要能夠產生更少的熱量，另一方面也需要能夠快速散熱，以提高系統的穩定性。針對這些需求，東芝半導體提供了完備的LED照明電路設計架構和解決方案。

02.LED照明電路設計如何實現？

圖1：東芝半導體LED照明電路設計整體架構

高效率、低功耗和小型化等要求，對于LED照明的電路設計考慮非常重要。東芝半導體在電路設計整體框架（圖1）中，包含了PFC控制器、DC-DC轉換、LED驅動器、MCU、Wi-Fi、紅外接收器、開關、人體傳感器、環境光傳感器等模塊和多個具備低導通電阻和高效散熱能力的MOSFET器件，以及對電路設計中的各種配置方式。

圖2：電源單元中有源型PFC電路設計示例

在電源單元部分，由于MOSFET器件適用于高效的電源開關，因此其更適合有源型PFC電路設計（圖2）。由于晶體管輸出光耦合器具有高電流傳輸比和高溫下可運轉的能力，所以將其用于電路中的信號隔離。東芝半導體所采用的MCU可以用于進行PFC的控制，該MCU具有內置的傳感模擬接口和低功耗水平，并且支持充分的軟件開發可延展性。

圖3：電源單元中DC-DC轉換電路的反激式設計

圖4：電源單元中DC-DC轉換電路的正激式設計

在電源單元的DC-DC轉換器電路中，可根據系統所需，采用反激式（圖3）或正激式（圖4）設計方式。在這個部分里，利用MOSFET器件優異的低導通電阻和高效率散熱能力，一方面可以產生更低的熱量，一方面可以實現低功耗水平。除此之外，在電路中采用的器件和芯片由于更小體積的封裝技術，從而實現了電路板占用面積的減少，這有利于讓LED照明設備更加小型化。

圖5：使用MOSFET作為低邊開關的LED驅動電路

圖6：用運算放大器放大人體傳感器信號電路示例

圖7：用運算放大器放大環境光傳感器信號電路示例

在LED照明電路的傳感器信號輸入單元部分（圖6和圖7分別對應人體傳感器和環境光傳感器）中，具有優異PSRR電源抑制比能力的LDO低壓差穩壓器，能夠抑制電源變化對輸出信號的影響，因此LDO對于傳感器電路性能而言十分重要。同時，在這部分電路中，使用小型表面貼裝式的LDO，會使電源處于低噪聲水平，從而讓運算放大器能夠在低電流消耗或低噪聲環境下，對檢測到的微弱有用信號（weak signal）進行放大。

03.LED照明電路設計實力體現

綜上所述，東芝半導體的LED照明電路設計憑借在高效率、低功耗、長壽命、優異散熱性能、小型化、碳化硅先進材料應用等多方面的創新和領先優勢，使客戶的LED照明產品在市場上更具競爭力和發展潛力。

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