MR16射灯

适用于 MR16 射灯应用的高效高调光比 LED 驱动芯片 PT4115 适用于 MR16 射灯应用的高效率高调光比 LED 驱动芯片 PT4115 胡黎强 华润矽威科技（上海）有限公司 LED 照明作为一种全新的照明技术，得到了全世界的关注，被誉为人类照明史上的第三 次革命。相对传统的卤素低压照明，采用高亮度的 LED 作为室内装饰灯、景观照明、车载照 明具有很多好处。高亮度 LED 能以更小的功率消耗提供更大的亮度，具有节能、环保、抗震、 使用寿命长和快速接通的特点。 1 LED 亮度控制技术 LED 的亮度由流过的电流决定，然而对于不同的 LED，相同的电流对应的正向电压却不 相同， 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 1列出了针对一个高亮度 LED 的典型正向电压和驱动电流的相互关系。 表 1 高亮度 LED 的典型正向电压和驱动电流的相互关系 电流（mA） VF, MIN（V） VF, TYP（V） VF, MAX（V） 350 2.79 3.42 3.99 700 3.05 3.76 4.47 1000 3.16 3.95 4.88 由于在不同的应用环境电源电压不同，以及 LED 正向电压的不同，为了确保 LED 最佳的 性能和长久的工作寿命，就需要一个有效的恒流驱动电路，而不是传统 AC/DC 或 DC/DC 的恒 压控制来实现，通常采用一个电流检测电阻反馈 LED 电流实现其恒流控制。在很多应用中， 都需要对 LED 的亮度（输出电流）进行调节，调节亮度一般有三种方法，一是通过调节电流 检测电阻大小实现调节电流；二是通过改变基准电压（LED 电流等于基准电压除以电流检测 电阻）；三是脉冲宽度调光（PWM）。然而，前两种方法（模拟调光）在改变 LED 亮度的时候 无法保证 LED 的色度，如绿光 LED 的色度偏差随着电流变化的关系如图 1 所示。 模拟调光引起色度变化 518 520 522 524 526 528 530 532 0 50 100 150 200 250 300 350 400 正向电流（mA） 光 谱 波 长 （ nm ） 图 1 模拟调光引起的色度偏差 为了避免电流变化引起的色度偏差，脉冲宽度调光(PWM)是一种有效的方法，PWM 调光是 保持正向导通电流不变，而是控制电流导通和关断的比例，从 0到 100%的范围来调节亮度。 比如，要控制 LED 亮度为 33%，则在每个周期电流开通 33%，模拟调光和 PWM 调光如图 2 所 示。 适用于 MR16 射灯应用的高效高调光比 LED 驱动芯片 PT4115 图 2 模拟调光和 PWM 调光对比 为了避免眼睛能够看到 LED 的导通和关断，PWM 调光的频率要高于 100Hz。高于 100Hz， 眼睛就会对导通和关断时间进行平均，仅仅看到由 PWM 占空比决定的有效亮度。PWM 调光的 优势是 LED 正向导通的电流一直是恒定的，LED 的色度就不会像模拟调光一样会变化。PWM 调光可以精确控制 LED 的亮度的同时，也保证 LED 发光的色度。对于一定频率的 PWM 调光， 调光的范围取决于 LED 电流从关断到达到设定值的时间。比如，LED 电流从关断到设定值的 时间为 20us，对于 100Hz 的 PWM 调光比计算如下： settlePWM settlePWM tf DimRange ustHzf ×= == 1 20,100 100Hz 的 PWM 调光最小占空比为 0.2%，调光比为 500:1（0.2%～100%），假如 PWM 调光频 率为 1kHz，则调光比为 50:1（2%～100%）。 2 高亮度 LED 照明系统的应用 高亮度 LED 的通用照明系统和汽车灯光系统无疑是应用热点之一，预计未来几年这方面 的市场需求将会有可观的增长。通用照明成为当前热门话 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ，其中的一个推动因素是高亮度 (HB)LED 技术的发展。例如每瓦 100 流明的高效率 LED，已于 2007 年末开始出货。同时，单 裸片高亮度 LED 也已上市了。这些 LED 满足许多通用照明应用的需求，可以代替白炽灯泡和 紧凑型荧光灯。亮度、能效和长寿命，使得 LED 成为通用照明的理想光源。MR16 LED 替换 灯泡 2007 年开始成为热门应用，即 LED 取代广泛用于商业与家庭环境的传统卤钨灯。除了 MR16，LED 路灯也开始在市场上出现。有些新款轿车采用了 LED 前灯。实际上，LED 应用是 无限的。 环保是MR16兼容式LED射灯的另一个重要因素。LED灯的寿命一般比其他卤素灯长五倍， 同时能够节省电能，还可减少家用和商用楼宇中的温室气体排放量。若取代传统的卤素灯， 每个 LED 灯在其生命周期中能够减少一吨的温室气体排放量。 由于 LED 应用市场巨大，大量的模拟和电源管理芯片涌入这一市场。如何为不同的应用 选择最恰当的 LED 驱动器呢？多家受访的 LED 供应商表示，成本、集成度和效率关键的几点 中效率是最重要的。 国内知名的模拟信号处理及功率管理解决 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 供应商华润矽威科技（上海）有限公司， 开发出为 MR16 兼容式 LED 射灯而 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 的崭新专用芯片 PT4115 和可用于量产的参考设计板。 该芯片能够把现有解决方案的元件数目减少多达 50%，大幅减少灯颈部分印刷电路板的尺寸 适用于 MR16 射灯应用的高效高调光比 LED 驱动芯片 PT4115 和重量，并且降低电灯设备的整体生产成本。PT4115 输入电压高达 40V，最大输出电流达 1.5A，外部只需要一颗电流采样电阻、一个电感、一个整流二极管和一个输入旁路电容 4 个器件，在输入 30V 以上时，最大输出功率超过 30W，最高效率可达 97%。 这块高集成度的 MR16 参考设计板可以提供所有相关的功率整流、LED 电流控制和保护功 能。MR16 是卤素反射灯的标准格式，目前在各种家居、零售或办公室环境中的方向性照明 应用中得到了广泛采用。以 LED 制成的不同类型电灯设备，不论在效率和可靠性方面皆得到 显著改善。这块经过优化并且高度稳健耐用的参考设计板，完全迎合 MR16 应用的需要，也 是华润矽威科技（上海）有限公司在通用照明领域的又一力作。客户常常向我们反映，市场 上的 MR16 LED 射灯在效率方面未臻完善，生产起来也不容易。因此我们决定采取由上而下 的定制式策略，开发出能够满足客户真正需求的可用于量产的参考设计板。 3 高效率 MR16 射灯 LED 驱动方案 随着高亮度 LED 技术的飞速发展，发光效率不断提高，以及成本不断降低，高亮度 LED 在景观照明和交通信号灯、室内照明和装饰灯、汽车用照明等领域迅速推广。美国市场调研 公司 Strategies Unlimited 预计，到 2010 年，高亮度 LED 市场将达到 83 亿美元。国内 LED 驱动领先的华润矽威科技（上海）有限公司新推出了一个高亮度 LED 驱动芯片，应用方案如 图 3 所示，以及参考设计板如图 4所示，极大优化了 MR16 射灯的性能。 图 3 MR16 LED 驱动应用方案 适用于 MR16 射灯应用的高效高调光比 LED 驱动芯片 PT4115 图 4 MR16 LED 驱动参考设计板 PT4115 可以驱动多达 7 个串联的 3W 的 LED，最高效率达 97%，如图 5 所示。由于外部 电流检测电阻的压降仅为 100mV，以及内部 0.4Ω的导通电阻，降低了芯片和系统的功耗， 大幅提升了 LED 照明系统的效率，达到省电的效果。同时 PT4115 输出 LED 的电流精度达± 5%。 Efficiency 1,3 and 7LEDs,L=47uH Rs=0.13ohm 75% 80% 85% 90% 95% 100% 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 Supply Voltage VIN(V) Ef fi ci en cy 1LED 3LEDs 7LEDs 图 5 PT4115 效率曲线 为了方便用户有效的调光，PT4115 可以接受 PWM 和模拟调光，特别需要指出的，PT4115 极为快速的电流响应时间使得在 100Hz PWM 调光时的调光比高达 5000:1（0.02%-100%）。图 6、图 7 给出了 PWM 和模拟调光的特性曲线。 适用于 MR16 射灯应用的高效高调光比 LED 驱动芯片 PT4115 Output Current vs Dim Duty Cycle 0 100 200 300 400 500 600 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 Dim Duty Cycle Ou tp ut C ur re nt (m A) 100Hz 20kHz 50kHz 图 6 不同频率 PWM 调光输出电流和占空比关系 LED Current vs VDIM 0 100 200 300 400 500 600 700 800 0 1 2 3 4 5 DIM Pin Voltage(V) LE D Cu rr en t( mA ) R=0.13ohm R=0.33 图 7 模拟调光输出电流和控制电压的关系 PT4115 极高的调光比如图 8 所示，PT4115 电流设定时间仅为 2μs。PT4115 很宽的 PWM 调光频率范围使客户可以灵活的选择以减小对系统的影响，比如选择大于 20kHz 的 PWM 调光 频率就避开了对音频的干扰。 适用于 MR16 射灯应用的高效高调光比 LED 驱动芯片 PT4115 图 8 50kHz 50%占空比 PWM 调光 PT4115 内部的过温保护以及通过 DIM 管脚外接热敏电阻（NTC）检测 LED 温度实现对 LED 的双重的过温保护，在 MR16 灯杯散热不是很理想的环境下非常必要。另外，PT4115 采用了 抖动频率技术降低 EMI。 4 高亮度 LED 驱动技术的挑战 LED 驱动市场前景可观，但目前面临的主要挑战有：第一，以大调光比高效率对 LED 调 光，保证高、低亮度色度不变的同时，降低对系统的干扰和 EMI；第二，配合系统设计，对 LED 温度进行有效的检测和控制，保证 LED 可靠的工作，体现其寿命长和使用成本的优势。