作為一種既環(huán)保又節(jié)能的解決方案，led照明在汽車(chē)、家庭、辦公樓、酒店、機(jī)場(chǎng)和路燈等廣泛的應(yīng)用場(chǎng)合找到了自己的用武之地。但它的大規(guī)模商用除了還要克服成本障礙以外，還需要解決調(diào)光閃爍、散熱、色彩均勻性等技術(shù)難題。此外，對(duì)清潔能源的關(guān)注和太陽(yáng)能電池板成本的下降，也帶動(dòng)了當(dāng)前業(yè)內(nèi)的太陽(yáng)能商用熱潮。為了幫助讀者更快更好地把握這一商機(jī)，本刊特別邀請(qǐng)到了linear電源專(zhuān)家tony armstrong來(lái)分享他的獨(dú)到見(jiàn)解。
linear電源專(zhuān)家tony armstrong
問(wèn)：采用pwm或模擬調(diào)光時(shí)，如何消除led的光閃爍現(xiàn)象？
答：面對(duì)高功率、高亮度led普及率的日益提高，電子照明設(shè)計(jì)師必須提供高效、準(zhǔn)確和簡(jiǎn)單的led驅(qū)動(dòng)解決方案。由于高功率照明燈(如汽車(chē)前照燈或大型lcd顯示器背光源)實(shí)現(xiàn)了與商用化串聯(lián)led陣列的互換性，因而使得此項(xiàng)任務(wù)變得更加困難。
傳統(tǒng)上，利用準(zhǔn)確的電流來(lái)驅(qū)動(dòng)高功率led串與實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單性和高效率這兩者之間是相抵觸的，通常需要采用某種效率低下的線性穩(wěn)壓器方案或更加精細(xì)復(fù)雜的多ic開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器配置。此外，確保每個(gè)led具有均勻的亮度且不產(chǎn)生任何閃爍也成為了主要的設(shè)計(jì)障礙。
人們普遍接受的led亮度控制方法有兩種，即模擬調(diào)光和pwm數(shù)字調(diào)光。當(dāng)采用模擬調(diào)光時(shí)，led電流的調(diào)節(jié)范圍在某個(gè)最大值至該最大值的約10%之間(10:1調(diào)光范圍)。由于led的色譜與電流有關(guān)，因此這種方法并不適合于某些應(yīng)用。然而，pwm數(shù)字調(diào)光方式則是以某種快至足以掩蓋視覺(jué)閃爍的速率(通常高于100khz)在零電流和最大led電流之間進(jìn)行切換。該占空比改變了有效平均電流，從而實(shí)現(xiàn)了高達(dá)3000:1的調(diào)光范圍(僅受限于最小占空比)。由于led電流要么處于最大值，要么被關(guān)斷，所以該方法還具有能夠避免發(fā)生led色偏的優(yōu)點(diǎn)，而在采用模擬調(diào)光時(shí)這種led色偏現(xiàn)象是很常見(jiàn)的。
問(wèn)：大功率led照明的散熱問(wèn)題應(yīng)該如何解決？
答：兩種用量最大、功率最高的led照明應(yīng)用是大屏幕lcd tv顯示器的背面照明和汽車(chē)前照燈。您不妨看看lexus(雷克薩斯)、audi(奧迪)、甚至gm(通用)公司的cadillac escalade所使用的標(biāo)準(zhǔn)led汽車(chē)前照燈。所有這些汽車(chē)的總體照明結(jié)構(gòu)均很相似。每個(gè)汽車(chē)前照燈包括5種專(zhuān)為各種照明要求而優(yōu)化的led供電光束，包括：近光燈、遠(yuǎn)光燈、轉(zhuǎn)彎輔助燈、晝間行駛燈和轉(zhuǎn)向信號(hào)指示燈。
標(biāo)準(zhǔn)led照明光束通常將需要35w至50w的供電功率。這或許看似不是很多的功率；然而，led提供的亮度卻達(dá)到了hid鹵素?zé)舻?0倍，因此led的光輸出就相當(dāng)于500w的鹵素?zé)簟＿h(yuǎn)光燈所需的功率一般與標(biāo)準(zhǔn)照明光束相同或略為高一點(diǎn)，而轉(zhuǎn)彎輔助燈、晝間行駛燈和轉(zhuǎn)向信號(hào)指示燈所需的功率則較低。不過(guò)，該總體汽車(chē)前照燈會(huì)消耗200w以上的電能，因而有可能產(chǎn)生重大的熱功率耗散問(wèn)題。這確實(shí)不是什么好事，因?yàn)殡S著工作溫度的升高，led的光輸出和工作壽命將迅速降低。
處理該散熱問(wèn)題方法有很多種。一種是增加大量的散熱器以把熱量從照明燈移走。然而，這會(huì)產(chǎn)生另一組問(wèn)題，包括因?yàn)樯�熱材料的使用而�?dǎo)致的成本和重量的增加。解決這一問(wèn)題最有效的方法是采用一個(gè)具極高效率的驅(qū)動(dòng)器(效率>93%) 來(lái)最大限度地減少led驅(qū)動(dòng)電路的熱耗散。這并不像聽(tīng)起來(lái)那么困難，原因是一個(gè)50w的遠(yuǎn)光燈通常可由14個(gè)串聯(lián)的1a led組成。由于整個(gè)溫度范圍內(nèi)的正向電壓降約為每個(gè)led 4v，因此升壓轉(zhuǎn)換器led驅(qū)動(dòng)器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)能夠以93%的效率將12v的標(biāo)稱(chēng)電池電壓提升至剛好超過(guò)56v。這使得僅需耗散3.5w的功率，對(duì)于該功率耗散值，在安裝了led汽車(chē)前照燈的印刷電路板內(nèi)布設(shè)低等級(jí)的銅散熱器便可輕松地滿(mǎn)足要求。