引言

　　隨著消費者環(huán)保理念的加強，固態(tài)照明(SSL)方案迅速成為通用照明及汽車照明應用中首選的照明技術。按照市場調(diào)研公司Strategies Unlimited的預測，通用照明、背光及汽車應用將是高亮度LED (HB LED)市場在今后幾年的主要增長動力，到2011年，HB LED驅(qū)動器IC的整個市場規(guī)模將會達到19億美元1。

　　與傳統(tǒng)的照明技術相比，HB LED具有幾個關鍵優(yōu)勢：它們不含任何有害物質(zhì)，例如CCFL中的汞元素;消耗較低的功率而且具有更長的使用壽命。另外，HB LED比傳統(tǒng)方案具有更高的成本競爭優(yōu)勢，大大降低了系統(tǒng)的整體成本(例如：運行和維護成本)。

　　當然，HB LED的使用也面臨一些特殊挑戰(zhàn)，特別是汽車等嘈雜的工作環(huán)境。本文討論了HB LED驅(qū)動器選擇的基本原則，比較了不同的驅(qū)動器拓撲，針對不同的汽車照明應用提供了推薦配置方案，其中包括：汽車頂燈、日間行駛燈(DRL)、尾燈(RCL)、霧燈和近光燈/遠光燈等。

　　HB LED需要恒流驅(qū)動

　　HB LED驅(qū)動器電路用于管理HB LED的供電，驅(qū)動電路保持恒定的電流和最小的電壓波動非常關鍵。過大的驅(qū)動電流會提高HB LED的結(jié)溫，加快HB LED的退化。

　　照明應用中，為了獲得更高的流明，需要使用大功率HB LED。這些HB LED的正向?qū)娏饕话銥?50mA到1A以上。白光、藍光和綠光HB LED的正向電壓在2.8至4.5V范圍內(nèi)，紅光和琥珀光HB LED的正向電壓在2.3至3.5V范圍。

　　為了保持固定的色譜和亮度，HB LED驅(qū)動必須滿足特定的額定電流要求。用電壓源驅(qū)動HB LED、串聯(lián)電阻限流，可能產(chǎn)生不可接受的亮度及光譜的變化。

　　HB LED亮度調(diào)節(jié)

　　HB LED的發(fā)光顏色會隨著電流的變化而發(fā)生變化，因此，采用脈寬調(diào)制(PWM)方式對固定電流進行調(diào)節(jié)效果優(yōu)于調(diào)節(jié)實際電流的幅度，即將直流電流保持在HB LED廠商規(guī)定的固定值，按照一定的頻率和占空比進行電流斬波，利用脈寬調(diào)制調(diào)節(jié)亮度可以在不同的亮度等級保持一致的光譜。為了避免視覺閃爍，調(diào)光頻率應高于100Hz。調(diào)光范圍取決于HB LED驅(qū)動器所允許的最小占空比。

　　大部分HB LED驅(qū)動器需要由微控制器或外部定時器產(chǎn)生亮度控制信號。MAX16806等HB LED驅(qū)動器則由內(nèi)部產(chǎn)生PWM信號，通過DIM輸入端作用的外部電壓進行調(diào)制(圖1)。這種配置在汽車內(nèi)部照明等應用中可以省去外部微控制器或開關模式轉(zhuǎn)換器。

　　圖1：350mA線性HB LED驅(qū)動器IC MAX16806能夠省去微控制器或開關模式轉(zhuǎn)換器

　　汽車內(nèi)部照明的最佳選擇線性驅(qū)動器

　　驅(qū)動HB LED的最佳方案是使用恒流源。實現(xiàn)恒流源的簡單電路是：用一個MOSFET與HB LED串聯(lián)，對HB LED的電流進行檢測并將其與基準電壓相比較，比較信號反饋到運算放大器，進而控制MOSFET的柵極。這種電路如同一個理想的電流源，可以在正向電壓、電源電壓變化時保持固定的電流。

　　線性驅(qū)動器相對于開關模式驅(qū)動器的優(yōu)點是：電路結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)，因為沒有高頻開關，所以也不需要考慮EMI問題。此外，線性驅(qū)動器的外圍元件少，可有效降低系統(tǒng)的整體成本。

　　線性HB LED驅(qū)動器IC，例如：MAX16806，內(nèi)部集成了MOSFET和高精度基準，能夠使每串LED保持一致的亮度(圖1)。例如：MAX16806所要求的輸入電壓只需比HB LED總壓降高出1V。利用外部檢流電阻測量HB LED的電流，從而在輸入電壓或LED正向電壓變化時，MAX16806能夠保證輸出恒定的電流。

　　線性驅(qū)動器的功耗等于HB LED電流乘以內(nèi)部(或外部)串聯(lián)調(diào)整管的壓降。當HB LED電流或輸入電源電壓增大時，功耗也會增大，從而限制了線性驅(qū)動器的應用。由于過熱會影響HB LED的使用壽命這也是這類燈源的一個缺陷限制燈管的功耗非常重要。

　　值得慶幸的是，可以通過調(diào)節(jié)HB LED的亮度避免出現(xiàn)過熱。為了降低功耗，MAX16806對輸入電壓進行監(jiān)測，如果輸入電壓超過預先設定值，它將減小HB LED的驅(qū)動電流以降低功耗。該項功能可以在某些應用中避免使用開關電源，例如：汽車頂燈或DRL等，這些應用中通常會在出現(xiàn)不正常的高電池電壓時將燈光調(diào)暗。

　　汽車外部照明的理想選擇開關模式降壓驅(qū)動器

　　當輸入電壓遠遠高于串聯(lián)HB LED的總壓降時，最好使用開關模式降壓(buck)轉(zhuǎn)換驅(qū)動器(圖2)，能夠使功耗降至最低，從而獲得較高的驅(qū)動器效率。

　　圖2：利用開關模式降壓轉(zhuǎn)換驅(qū)動器降低功耗并提高照明組件的驅(qū)動效率

　　與用于驅(qū)動HB LED的一般buck控制器不同，MAX16819、MAX16820、MAX16822和MAX16832 HB LED驅(qū)動器采用滯回控制，沒有控制環(huán)路補償，從而簡化了設計，有助于減少外部器件數(shù)量。集成高壓電流檢測放大器，能夠工作在高達2MHz的開關頻率，有效降低電路板空間和元件數(shù)量，可理想用于汽車前后部的照明(RCL、DRL、霧燈/近光燈)。