在第一批設(shè)備商業(yè)化后，有限的顏色和有限的光輸出使LED成為指示燈的作用超過20年。然而，今天，單芯片LED的功耗超過50 W，因此LED正在進(jìn)入大量新應(yīng)用領(lǐng)域。本PTM文章將介紹戶外，室內(nèi)，工業(yè)和便攜式消費(fèi)類照明市場，并討論德州儀器（TI）為簡化這些領(lǐng)域的LED設(shè)計(jì)過程而提出的一些產(chǎn)品和工具。

圖1：應(yīng)用實(shí)例。

由于最近政府在亞洲，歐洲和美洲的一般照明領(lǐng)域的立法和激勵(lì)措施，LED正在變得更加廣泛用于路燈以及其他戶外照明應(yīng)用。這是因?yàn)榕c傳統(tǒng)的CFL和高壓或低壓鈉燈相比，它們具有出色的可靠性，效率，調(diào)光和堅(jiān)固性。此外，它們不含傳統(tǒng)熒光和HID技術(shù)中的有害汞或鹵素氣體。 TI的LM340x系列降壓，升壓和降壓 - 升壓LED驅(qū)動(dòng)器（如圖2所示）支持寬輸入電壓范圍，并經(jīng)過全面優(yōu)化，可滿足室外和路燈LED的需求。降壓調(diào)節(jié)器提供高達(dá)96％的效率，從而提高整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)健性和可靠性，而升壓調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)用于在一根串中支持大量LED，從而降低整體解決方案的成本。這些驅(qū)動(dòng)器的持續(xù)導(dǎo)通時(shí)間架構(gòu)意味著不需要環(huán)路補(bǔ)償，從而減少了所需的外部元件數(shù)量。這意味著用戶設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)時(shí)間更短，系統(tǒng)復(fù)雜度更低。

圖2：TI的LM340X系列降壓，升壓和降壓 - 升壓圖3中的方框圖顯示了一個(gè)典型的路燈結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)由12，24或48 VDC輸入的兩個(gè)高亮度LED驅(qū)動(dòng)。

圖3：路燈的基本架構(gòu)。

LM3404板的標(biāo)準(zhǔn)電路也經(jīng)過優(yōu)化，可在24 V下運(yùn)行，支持室外和通用照明要求。使用LM3404HV的第二個(gè)電路電壓為48 V. LM3404的DIM引腳是快速使能引腳，這意味著當(dāng)它處于邏輯低電平且LED輸出電流關(guān)閉時(shí)，其余電路保持有效。這樣，當(dāng)DIM引腳信號變?yōu)檫壿嫺唠娖綍r(shí)，LM3404可以非常快速地響應(yīng)。結(jié)果是延遲時(shí)間tD最小化。

TI的LED驅(qū)動(dòng)器得到參考設(shè)計(jì)和演示板的廣泛支持。 LM3402的演示電路設(shè)計(jì)用于驅(qū)動(dòng)一串12個(gè)InGaN LED（Vf總電壓約為40 V），正向電流為360 mA，+ -3％，峰峰值紋波電流為40 mA或更低。輸入為48 V，+ -2％。開關(guān)頻率為200 kHz，+ -10％。

圖4：帶有參考設(shè)計(jì)鏈接的LM3402的演示電路。

如圖5所示，MR16燈經(jīng)常用于代替緊湊型熒光燈，CFL或標(biāo)準(zhǔn)白熾燈泡，適用于住宅和零售照明等應(yīng)用。它們非常適合需要低至中等強(qiáng)度定向照明的各種應(yīng)用，包括嵌入式天花板燈，臺燈，景觀照明，軌道照明和零售展示照明。 MR16燈通常在12 V下工作，盡管它們也可用于其他電壓。鹵素MR16燈通常可以在交流或直流電壓下工作，LED器件需要直流電壓，因此如果要使用交流電，則需要在設(shè)備中使用某種形式的變壓器。

圖5：MR16基本架構(gòu)。

通用降壓（降壓）解決方案具有大輸入電容。這樣大的輸入電容器在每個(gè)整流的AC線路周期中有效地變成短路，并且產(chǎn)生大量的浪涌電流以使其自身充電。這種浪涌電流在每個(gè)周期中消耗，這縮短了電子變壓器的工作壽命。通過減小所需輸入電容的大小并應(yīng)用電感電流調(diào)節(jié)方案，使用TI TPS92560可以將浪涌電流設(shè)置為小于1.5 A.通過限制從電子變壓器汲取的浪涌電流量，不僅可以提高變壓器的使用壽命，還可以使電子變壓器并聯(lián)驅(qū)動(dòng)多個(gè)MR-16 LED燈泡，而不是通常的1：1 （一個(gè)電子變壓器到一個(gè)MR-16燈泡）驅(qū)動(dòng)限制。

圖6：電子變壓器的挑戰(zhàn)。

TPS92560是一款N-FET控制器，適用于電子變壓器驅(qū)動(dòng)的LED照明應(yīng)用，如MR-16或AR-111燈泡。它限制了流經(jīng)電子變壓器的浪涌電流，并提供電子變壓器的兼容性。無論輸入源（低壓交流電源，直流電源或電子變壓器）如何，都可以通過添加恒定電流控制電路來保證一致的流明輸出。

工業(yè)照明包括辦公室和倉庫照明等應(yīng)用，以及學(xué)校和醫(yī)院的照明。雖然諸如醫(yī)院，學(xué)校和體育設(shè)施之類的建筑物傾向于主要關(guān)注為相關(guān)任務(wù)提供適當(dāng)?shù)墓饬浚莻}庫和辦公室等建筑物通常更關(guān)心通過最大化照明系統(tǒng)的能量效率來節(jié)省資金。在這些區(qū)域中使用LED有助于實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)目標(biāo)，因?yàn)長ED可以容易地調(diào)暗以提供所需的光，并且它們可以發(fā)出預(yù)期顏色的光而無需使用傳統(tǒng)照明方法所需的濾色器。 LM3421/23降壓 - 升壓/升壓支持高達(dá)75 V的寬輸入電壓范圍，可以串聯(lián)多達(dá)18個(gè)LED，從而降低總體成本。此外，由于MOSFET在LM3421/23上是外部的，因此該器件能夠驅(qū)動(dòng)高達(dá)10 A的大負(fù)載。強(qiáng)大的故障保護(hù)和指示功能可進(jìn)一步保護(hù)和延長LED的使用壽命。

圖7：LM3421/23低側(cè)恒流控制器。

TI TPS92510是一款集成MOSFET高電流降壓轉(zhuǎn)換器。它接受3.5 V至60 V的輸入電壓，并能夠提供高達(dá)1.5 A的連續(xù)輸出電流。簡單到僅使用無源元件構(gòu)建，TPS92510具有PWM調(diào)光輸入，使數(shù)字調(diào)光控制變得容易。 TPS92510還通過在內(nèi)部將TSENSE輸入電壓電平轉(zhuǎn)換為PWM調(diào)光信號來提供熱折返功能，以保護(hù)LED不會(huì)過熱。

圖8：手電筒和其他便攜式消費(fèi)類應(yīng)用。

例如，使用LM3405A的電路設(shè)計(jì)用于在四種不同的電流水平下驅(qū)動(dòng)一個(gè)InGaN WLED循環(huán)：0，125 mA，250 mA和700 mA，峰峰值紋波電流為40 mA或更低。三節(jié)AA電池的輸入電壓為4.2 V至4.5 V;在700 mA電流下，Vo約為3.7 V;開關(guān)頻率為1.6 MHz（典型值）。如需全面了解該參考設(shè)計(jì)，請?jiān)L問ti.com上的LED參考設(shè)計(jì)庫。

圖9：手電筒參考設(shè)計(jì)。

為了幫助用戶更快地將LED設(shè)計(jì)推向市場，TI的LED驅(qū)動(dòng)器得到了一系列LED設(shè)計(jì)工具的全面支持，包括WEBENCH LED Designer。 WEBENCH LED Designer是一個(gè)端到端的原型設(shè)計(jì)工具，有四個(gè)簡單的步驟：設(shè)計(jì)人員可以輸入參數(shù)，WEBENCH提供適當(dāng)?shù)慕鉀Q方案。選擇部件后，WEBENCH LED Designer會(huì)創(chuàng)建設(shè)計(jì)并提供優(yōu)化功能。您也可以使用WEBENCH LED Designer模擬器來微調(diào)設(shè)計(jì)。最后，通過Build It功能選擇的部件可以在一夜之間使用自定義原型套件。

WEBENCH LED Designer包含幾項(xiàng)新功能，使LED解決方案的選擇，設(shè)計(jì)優(yōu)化和實(shí)施變得前所未有的簡單。如圖10所示，這些新增功能包括：LED選擇工具，圖表和圖形，可幫助人們看到參數(shù)的權(quán)衡，物料清單圖表，允許人們自定義元件選擇的占位面積，功耗，價(jià)格，性能，輸出電壓紋波，瞬態(tài)響應(yīng)和環(huán)路穩(wěn)定性以及定制設(shè)計(jì)報(bào)告供參考。

圖10：WEBENCH ? LED設(shè)計(jì)師。

其他資源也可通過TI網(wǎng)站獲得（如圖11所示），包括：合作伙伴頁面，TI設(shè)計(jì)，評估和演示板，以及更多用于進(jìn)一步幫助設(shè)計(jì)人員完成LED設(shè)計(jì)的方法。

圖11：

最后，如圖12所示，可以使用在線E2E社區(qū)，專家將回答社區(qū)中提出的任何技術(shù)問題。

圖12：TI的工程師社區(qū)工程師。

總之，隨著LED在許多照明市場變得越來越普遍，設(shè)計(jì)合適的LED照明系統(tǒng)的需求已經(jīng)增加增加。德州儀器（TI）開發(fā)了WEBENCH ? LED設(shè)計(jì)器，以幫助設(shè)計(jì)人員完成整個(gè)LED系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程。 WEBENCH根據(jù)設(shè)計(jì)要求幫助選擇LED，為這些LED找到合適的LED驅(qū)動(dòng)器，分析和優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，仿真和微調(diào)電路，以及構(gòu)建和訂購用于評估的定制原型套件。利用TI提供的這些資源和其他資源，整個(gè)設(shè)計(jì)過程可以更快，更輕松，從而大大縮短產(chǎn)品上市時(shí)間。