通用照明方案

在節能環保趨勢下，LED照明已成為眾多規范機構的目標，如美國能源部“能源之星”計劃的1.1版固態照明標準已于2009年2月生效，中國標準化研究院據悉也準備在2010年發布中國版本的LED照明能效標準。

以電燈泡和熒光燈管替代、嵌燈、街燈及停車燈、工作照明燈(臺燈、櫥柜內照明)、景觀照明、廣告牌文字、建筑物照明等通用照明市場為例，估計當前LED照明應用比例不足1%，市場規模也相對較小，但預計到2012年，LED驅動器及相關分立器件的市場規模將從2008年的約6.88億美元增長至13.08億美元，年復合增長率高達17.4%。

安森美半導體有適用于不同功率AC-DC供電的LED通用照明方案，覆蓋寬廣的功率范圍。

1)1 W至8 W方案

1 W至8 W的低功率LED通用照明應用包括G13、GU10、PAR16、PAR20和嵌燈等。這類應用的輸入電壓范圍在交流90至264 V之間，恒流輸出電流包括350 mA和700 mA兩種，能效要求為80%，還要求提供短路和過壓保護等特性。這類應用可以采用安森美半導體的NCP1015自供電單片開關控制IC。該器件集成了固定頻率(65/100/130 kHz)電流模式控制器和700 V的高壓MOSFET，具備構建強固的低成本電源所需的全部特性，如軟啟動、頻率抖動、短路保護、跳周期、最大峰值電流設定點及動態自供電功能(無需輔助繞組)等。NCP1015既可用于隔離型方案，也可用于非隔離型方案，見圖1。

圖1：基于NCP1015的1 W至8 W隔離型(a)及非隔離型(b)LED照明方案。

值得一提的是，“能源之星”新版固態照明標準的一個重要特點是要求多種住宅照明產品的功率因數最低達到0.7。這類LED照明應用的功率一般在1 W至12 W，最適宜采用隔離型反激電源拓撲結構。但是，現有標準設計技術的功率因數通常不到0.6。要改善功率因數，輕松符合“能源之星”要求，可結合優化的NCP1014LEDGTGEVB評估板，采用安森美半導體的離線型8 W LED驅動器參考設計。

安森美半導體的NCP1014LEDGTGEVB評估板可驅動1至8顆大功率高亮度LED。該設計基于集成了帶內部限流功能的高壓電源開關的緊湊型固定頻率脈寬調制(PWM)轉換器NCP1014構建。由于NCP1014采用固定頻率工作，電流不能上升到高于某個特定點；導通時間的限制使輸入電流將跟隨輸入電壓的波形，從而提供更高的功率因數。評估板電路圖見圖2。

圖2：NCP1014LEDGTGEVB電路圖。

2)8 W至25 W方案(無PFC及有PFC)

在8 W至25 W AC-DC LED照明應用中，一種方案不要求功率因數校正(PFC)，另一種需要符合“能源之星”固態照明(SSL)規范規定的強PFC要求。該標準適用于一系列特定產品，如嵌燈、櫥柜燈及臺燈，其中，住宅應用的LED驅動器功率因數須大于0.7，商業應用須大于0.9。

不需要PFC的8 W至25 W AC-DC LED照明的典型應用如PAR30、PAR38和嵌燈。這類應用的輸入電壓要求為85至135 Vac或185至264Vac，能效要求大于80%，提供短路保護及開路保護等特性，恒流輸出電流為350 mA、700 mA及1 A等。為此，可以采用安森美半導體的NCP1028或NCP1351。NCP1028是一款增強型單片開關控制IC，提供800 mA峰值電流，還提供過功率保護、內置斜坡補償及輸入欠壓保護等特性，適合在通用寬電源輸入應用中提供幾瓦至15 W的輸出功率。

要求PFC的8 W至25 W AC-DC LED照明的典型應用同上，輸入電壓規格為90至264 Vac，其他指標與不需要PFC的應用相同，而功率因數要求高于0.9。這類應用適合采用安森美半導體的NCL30000單段式功率因數校正LED驅動器。單段式拓撲結構無需專用PFC升壓段，減少了元器件數量，降低了系統總成本。NCL30000滿足IEC C類諧波含量要求，可直接驅動LED，具備精確恒流輸出控制，在5 W至15 W較低輸出功率時能效高于80%，典型能效高于83%，并支持TRIAC等現有調光方案。

3)50 W至200 W方案

功率高于50 W的AC-DC LED應用廣泛用于街道照明及大功率區域照明。其輸入電壓規格為90至264 Vac，功率因數高于0.9，能效大于85%，提供短路及過壓保護，恒流輸出為350 mA、700 mA和1 A。此類應用可以采用單段式PFC LED驅動器NCL30001、CrM PFC+ QR PWM驅動器NCP1607+NCP1377，以及CrM PFC+ LLC PWM驅動器NCP1607+NCP1397或NCP1392/3，以滿足不同需求。

便攜應用要求延長電池使用時間，減小占板面積和高度。安森美半導體的多種低壓便攜產品背光應用LED驅動器方案可用于線性、電感型及電荷泵型等不同拓撲結構。其中，電感型方案總能效最佳，電荷泵型方案的占板面積和高度最小，線性驅動器則適合簡單背光應用。

安森美半導體的CAT3200、NCP5602、NCP5612、NCP5623、CAT3606、CAT3616、CAT3626、CAT3603、CAT3604、CAT3614、NCP5603等支持電荷泵方案的不同調光型產品，如單模、雙模、三模或四模方案等。以NCP5623為例，這是一款高能效LED驅動器，帶有I2C接口，內置漸進調光功能，特別適用于驅動手機等便攜產品的RGB LED裝飾光和增強型LCD背光。它可實現94%峰值能效和低于1微安的待機電流，將便攜設備電池工作時間延至最長。該器件封裝極小，僅需4個無源組件，并具備短路和過壓保護功能。

要在弱光下拍得高分辨率照片的數碼相機需要高亮度閃光。雖然白光LED能提供這個等級的光能，但需要比電池所提供的高出近400%的能量。以安森美半導體的NCP5680為例，它配合電池管理及超級電容來驅動LED閃光至充分亮度，提供達10 A的大峰值電流。NCP5680的集成驅動器還可管理超級電容，處理其他峰值功率功能，如變焦、自動對焦、音頻、視頻、無線傳輸、GPS數據讀取及射頻(RF)放大，延長電池使用時間又兼顧纖薄型設計，節省開發時間、電路板空間及元器件成本，見圖3。

圖3：NCP5680全功能典型應用。

液晶電視LED背光方案

液晶電視市場的一大熱點是節能，利用先進技術可以更少電能執行相同的功能。其它熱點包括趨向更大屏幕及更低厚度，這對其電源設計帶來了挑戰，并推動背光源技術由傳統的冷陰極熒光燈(CCFL)背光向LED背光過渡。

安森美半導體的NCP1397初級端控制器配合帶正向電壓監測功能的6信道線性LED驅動器CAT4026等器件，支持低高度LED背光液晶電視設計，使電路板上高度低于8 mm，總高度低于12.5 mm，還可以很好地處理寬范圍調光、散熱、故障保護等問題，使電源設計挑戰迎刃而解。采用NCP1397和CAT4026的46英寸液晶電視背光方案由LED背光轉換器(NCP1397等器件)和LED控制器(CAT4026等器件)組成。

CAT4026是應用于大尺寸側光式LED背光液晶電視的多通道線性LED驅動器的高性價比方案，可以單顆IC支持6通道，且易于分級為多達12個或18個通道(相應采用2個或3個控制器)，目標能效高于90%，典型能效達94%。此外，該驅動器還提供正向電壓監測功能，可以限制總體功耗；還能為LED開路及過多LED短路等不同LED串故障提供保護。

LED汽車前照燈方案

目前，大多數汽車仍采用鹵素前照燈方案，提供遠光和近光功能。就中檔車而言，趨勢是使用氙氣燈和LED燈。LED在汽車前照燈中的應用已超出了遠光燈和近光燈的范疇，如霧燈、轉向輔助燈、轉向指示燈、日間行車燈、示廓燈等。預計這些非遠光燈/近光燈應用將快速攀升，5年內30%的汽車將配備多種LED前照燈功能。

安森美半導體將在2010年第4季度發布一款新的LED驅動器，專門用于所有前照燈的控制功能，它將集成開關模式升壓轉換器和降壓轉換器，可用于2個通道，并提供診斷功能，有助于大幅降低前照燈耗電所帶來的汽車燃料消耗，值得用戶期待。

車內LED照明方案

用于乘客上下車的便利照明已成為現代汽車的一項標準功能。這類照明系統及光路配置相對簡單。

用安森美半導體的NUD4001低成本集成電流源可以替代汽車內部照明分立解決方案，在低和高交流或直流電壓應用中(6至120V)驅動LED，這樣就不再需要單獨的組件，明顯降低了系統成本和電路板面積。

該器件利用交流或直流輸入為LED陣列提供穩定的直流電流，可以驅動串聯或并聯的LED陣列，且電壓開銷小(1.4V)，適用于低壓應用。它的電流穩定原理是通過在一個外部低功率檢測電阻(Rext)上產生恒定壓降(0.7V)，這樣就設置了一個獨立于輸入電壓的電流，使利用NUD4001設計LED電路變得非常簡單。

NUD4001提供了一種滿足汽車應用的低成本解決方案。與采用線性或開關穩壓器相比，它的設計更簡便，可以構成更簡單而且成本更低的電路，見圖4。

圖4：用NUD4001器件驅動一個200mA的LED的車廂頂燈電路。

本文小結

LED照明方興未艾，用于各類照明應用的LED驅動方案市場潛力巨大。安森美半導體非常重視這一市場，運用其在低壓、高壓技術及電源管理方面的專長，為各種應用提供全面的LED驅動解決方案。這里介紹的只是安森美半導體眾多方案的極小部分。除了通用方案，安森美半導體還開發專用的LED驅動器，以滿足不斷演變的便攜、消費、工業及汽車市場的特定需求。