LED線性驅(qū)動(dòng)技術(shù)將成為新一代的電源技術(shù)

 線性方案是指用線性調(diào)整器來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)LED電流的控制。線性調(diào)整器，顧名思義，主要原理是使用開(kāi)關(guān)管的放大區(qū)間進(jìn)行平衡輸入電壓影響來(lái)進(jìn)行恒流調(diào)整器控制器(傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)控制是開(kāi)關(guān)控制狀態(tài))，有點(diǎn)類(lèi)似LDO。LED的線性驅(qū)動(dòng)技術(shù)是新一代的電源技術(shù)，無(wú)高頻開(kāi)關(guān)動(dòng)作，所以天生無(wú)EMC之隱憂;又可以省去變壓器等磁性元件，部分應(yīng)用還可省去電解電容，實(shí)現(xiàn)高PF，低THD?？紤]功耗，現(xiàn)在IC的主要難點(diǎn)在于如何實(shí)現(xiàn)更寬的輸入電壓，并做到高效率。既是如此在電網(wǎng)比較穩(wěn)定的地區(qū)，單段式控制有其低成本高性能優(yōu)勢(shì)，獲得較大的應(yīng)用。應(yīng)用領(lǐng)域涵蓋平面球泡燈，燈絲燈，可控硅調(diào)光等。

(一)(平面)球泡燈應(yīng)用

球泡燈，顧名思義，就是球泡形狀的燈，自愛(ài)迪生發(fā)明鎢絲燈泡以來(lái)，它這個(gè)造型已經(jīng)深入人心了。外形發(fā)展不多，但內(nèi)容就日新月異了。節(jié)能燈(學(xué)名CFL緊湊型熒光燈)已領(lǐng)風(fēng)騷數(shù)年，節(jié)能高效是它的代名詞;而現(xiàn)在，LED時(shí)代來(lái)了，LED在發(fā)光原理、節(jié)能、環(huán)保的層面上都遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)CFL照明產(chǎn)品，在同等光效的情況下，能耗已經(jīng)降到的白熾燈的1/8和節(jié)能燈的1/2，而且天生適合調(diào)光。

LED球泡燈照明最大的市場(chǎng)是民用市場(chǎng)，為了防止眩光問(wèn)題，外殼通常會(huì)使用磨砂玻璃或亞克力來(lái)制作?？梢灾苯佑墒须婒?qū)動(dòng)。下圖是常用的塑包鋁架構(gòu)的LED球泡

圖1 常用塑包鋁結(jié)構(gòu)的LED球泡燈

傳統(tǒng)意義球泡燈珠是SMT型，所以我們簡(jiǎn)稱平面球泡燈，現(xiàn)在舉例一個(gè)典型的LED球泡如何被驅(qū)動(dòng)點(diǎn)亮。

圖2是應(yīng)用PT4515做的一個(gè)800lm的球泡燈方案。從圖2可以看出，線路極其簡(jiǎn)單，REXT設(shè)置LED輸出電流，而OUT是調(diào)整器輸出，用來(lái)調(diào)節(jié)輸入電壓帶來(lái)的波動(dòng)。PowTechPT4515只有3pin，除了傳統(tǒng)的電流調(diào)節(jié)之外，恒功率輸出特性可以較大擴(kuò)大應(yīng)用范圍，使系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠。

圖2 PT4515做的一個(gè)800lm的球泡燈方案

球泡燈采用線性驅(qū)動(dòng)有個(gè)明顯的好處是：無(wú)須使用電解電容器及磁性器件，整燈電子元件完全由貼片元件組成，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，提高可靠性的同時(shí)也提高了生產(chǎn)效率，降低了成本。圖3是由此方案組成的光電引擎圖片，整個(gè)系統(tǒng)全是貼片元件。非常簡(jiǎn)潔。圖4是這個(gè)光電引擎發(fā)光時(shí)的熱成像圖，可見(jiàn)熱量分布均勻。圖5是由這個(gè)光電引擎組成的LED球泡燈。

(二)燈絲燈應(yīng)用

燈絲燈是是球泡燈的另一種形態(tài)，其LED燈珠是類(lèi)似火柴棒型的絲狀。燈絲燈最早是在2008年，日本牛尾光源推出的由LED燈珠構(gòu)成燈絲的仿傳統(tǒng)白熾燈，引起業(yè)內(nèi)極大關(guān)注，并且實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)化。隨后以LED燈絲為光源的蠟燭燈、球泡燈開(kāi)始大量出現(xiàn)且被越來(lái)越多的消費(fèi)者所接受，當(dāng)時(shí)適用的場(chǎng)合主要是在五星級(jí)商務(wù)酒店、高檔豪華住宅等室內(nèi)照明場(chǎng)所，在人們的心理當(dāng)中，它是一種高檔的代名詞。因?yàn)樗鎮(zhèn)淞?種精神，復(fù)古與創(chuàng)新，但未曾大量普及。隨著技術(shù)的進(jìn)步，LED燈絲的降價(jià)，燈絲燈慢慢平民化起來(lái)，開(kāi)始飛入尋常百姓家。

燈絲燈外形和鎢絲燈非常相像，幾根燈絲巧妙相連，構(gòu)成各種經(jīng)典形狀，全周光設(shè)計(jì)使之安全無(wú)死角。燈絲燈的基本結(jié)構(gòu)如圖6，把LED燈珠綁定在透明基板，再裹覆熒光粉，二邊做上電極，通電即可發(fā)光。

圖6 LED燈絲燈

燈絲燈一般考慮自散熱條件，設(shè)計(jì)皆為高壓小電流，LED驅(qū)動(dòng)需要精準(zhǔn)恒流控制，燈絲燈因?yàn)楹芏嗲闆r下受體積所限，對(duì)于線性的方案格外需求。通常針對(duì)常用的二種燈頭，E26/E27和E12/14型，PT4515都有對(duì)應(yīng)的方案。

E26/E27燈頭方案

對(duì)于E26/E27燈頭的線性恒流驅(qū)動(dòng)電源，尤其是高壓的，要求燈絲串聯(lián)來(lái)提高效率，圖7是用線性驅(qū)動(dòng)芯片(PT4515)做的燈絲燈(3串2并)應(yīng)用電路及電源實(shí)物圖片，因?yàn)镋27燈頭相對(duì)體積充足，熱處理相對(duì)容易，同時(shí)為了節(jié)約成本，電解電容此處也可以不需要。

當(dāng)然部分燈絲也可做成4串應(yīng)用，再加上電解，此時(shí)效率可以做到90以上。

E14/12無(wú)塑件方案

E14/E12因?yàn)轶w積很小，里面只能放下一個(gè)整流橋和一顆電容，和一顆芯片的空間，所以此時(shí)基本上線性的天下。

因?yàn)榭梢约嫒轃o(wú)電容輸出，E12燈頭下更是越顯神通。圖8是基于E14的PT4515方案。

此時(shí)放了一顆小電解電容，效率可以達(dá)到90以上。

(三)調(diào)光應(yīng)用

PT4515線性方案還有個(gè)天生的優(yōu)點(diǎn)，是可以可控硅調(diào)光，比如前面的2個(gè)燈絲燈方案，在很多情況下調(diào)光性能是優(yōu)秀的，尤其是在吊燈蠟燭泡應(yīng)用、一拖十以上時(shí);但如果燈的數(shù)目較少時(shí)，它的調(diào)光器兼容性略差，為了提高可控硅的兼容性，應(yīng)用上多加了個(gè)PT4515，充當(dāng)有源Bleeding，很大程度可防止可控硅Missfire，提高了調(diào)光器的兼容性。圖9是一個(gè)典型應(yīng)用方案。

圖9 寬范圍兼容雙PT4515方案

因?yàn)榇颂幱昧?個(gè)PT4515，會(huì)占用PCB較大體積，為了縮小系統(tǒng)體積，華潤(rùn)矽威把這2顆芯片封裝成一顆芯片(產(chǎn)品名字為PT4516)，里面的2顆PT4515是獨(dú)立的。這意味著PT4516中的2顆PT4515除了分開(kāi)使用調(diào)光使用(此時(shí)不共地)，也可以并聯(lián)共地使用，以達(dá)到擴(kuò)流使用，圖10是PT4516典型應(yīng)用圖。IC1中的一顆單元用來(lái)Bleeding，其他幾個(gè)都是并聯(lián)使用，擴(kuò)流從而達(dá)到降溫目的。

PT4515因?yàn)槭菃味?PIN結(jié)構(gòu)，可以隨意組合，比如填谷應(yīng)用，全電壓應(yīng)用，無(wú)頻閃，并聯(lián)擴(kuò)流使用等，可以滿足各種客戶需求。

圖10 PT4516典型應(yīng)用圖

上面的二種方案都能實(shí)現(xiàn)可控硅調(diào)，常用的兼容可控硅型號(hào)都能兼容，部分列舉如下：

總結(jié)及展望

隨著LED技術(shù)的發(fā)展，LED的價(jià)格會(huì)越來(lái)越低，LED照明會(huì)走入千家萬(wàn)戶，LED球泡燈作為白熾燈的替代方案會(huì)被越來(lái)越多的用戶所接受，其驅(qū)動(dòng)技術(shù)也會(huì)日新月異快速發(fā)展，線性方案因?yàn)槠鋬?yōu)異的性價(jià)比而逐漸成為L(zhǎng)ED驅(qū)動(dòng)主流，當(dāng)然線性的驅(qū)動(dòng)技術(shù)也在不斷發(fā)展。PT4515因?yàn)槭褂梅奖?，成本合適，受到廣大客戶需要。當(dāng)然華潤(rùn)矽威會(huì)在此方面投入更多的精力，推出更多滿足客戶應(yīng)用的方案及產(chǎn)品。