作為一種既環(huán)保又節(jié)能的解決方案，led照明在汽車、家庭、辦公樓、酒店、機場和路燈等廣泛的應(yīng)用場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，對清潔能源的關(guān)注和太陽能電池板成本的下降，也帶動了當(dāng)前業(yè)內(nèi)的太陽能商用熱潮。為了幫助讀者更快更好地把握這一商機，本刊特別邀請到了linear電源專家tony armstrong來分享他的獨到見解。 問：采用pwm或模擬調(diào)光時，如何消除led的光閃爍現(xiàn)象? 答：面對高功率、高亮度led普及率的日益提高，電子照明設(shè)計師必須提供高效、準(zhǔn)確和簡單的led驅(qū)動解決方案。由于高功率照明燈(如汽車前照燈或大型lcd顯示器背光源)實現(xiàn)了與商用化串聯(lián)led陣列的互換性，因而使得此項任務(wù)變得更加困難。 傳統(tǒng)上，利用準(zhǔn)確的電流來驅(qū)動高功率led串與實現(xiàn)簡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開關(guān)穩(wěn)壓器配置。此外，確保每個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，led電流的調(diào)節(jié)范圍在某個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閃爍的速率(通常高于100khz)在零電流和最大led電流之間進行切換。該占空比改變了有效平均電流，從而實現(xiàn)了高達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，而在采用模擬調(diào)光時這種led色偏現(xiàn)象是很常見的。 問：大功率led照明的散熱問題應(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汽車前照燈。所有這些汽車的總體照明結(jié)構(gòu)均很相似。每個汽車前照燈包括5種專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)?。遠(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，而轉(zhuǎn)彎輔助燈、晝間行駛燈和轉(zhuǎn)向信號指示燈所需的功率則較低。不過，該總體汽車前照燈會消耗200w以上的電能，因而有可能產(chǎn)生重大的熱功率耗散問題。這確實不是什么好事，因為隨著工作溫度的升高，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，這會產(chǎn)生另一組問題，包括因為散熱材料的使用而導(dǎo)致的成本和重量的增加。解決這一問題最有效的方法是采用一個具極高效率的驅(qū)動器(效率>93%) 來最大限度地減少led驅(qū)動電 路的熱耗散。這并不像聽起來那么困難，原因是一個50w的遠(yuǎn)光燈通?？捎?4個串聯(lián)的1a led組成。由于整個溫度范圍內(nèi)的正向電壓降約為每個led 4v，因此升壓轉(zhuǎn)換器led驅(qū)動器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)能夠以93%的效率將12v的標(biāo)稱電池電壓提升至剛好超過56v。這使得僅需耗散3.5w的功率，對于該功率耗散值，在安裝了led汽車前照燈的印刷電路板內(nèi)布設(shè)低等級的銅散熱器便可輕松地滿足要求。 問：用太陽能電池板采集來的電能對蓄電池進行充電時，關(guān)鍵的設(shè)計挑戰(zhàn)有哪些? 答：作為在商業(yè)和住宅環(huán)境中均具實用性的一種發(fā)電方法而言，太陽能電池板已經(jīng)被人們所廣泛接受。然而，盡管在技術(shù)方面取得了進步，太陽能電池板的造價仍然很昂貴。這種高昂的成本有很大部分來自于電池板本身，這里，電池板的尺寸 (因而也包括其成本) 將隨著所需輸出功率的增加而增加。因此，為了造就外形尺寸最小、成本效益性最佳的解決方案，最大限度地提升電池板性能是很重要的。 一般而言，太陽能電池板所獲取的能量用于給電池充電，電池的儲能反過來將在沒有陽光照射的情況下為終端應(yīng)用電路的操作提供支持。如欲實現(xiàn)太陽能電池充電器的最佳設(shè)計，則必需對太陽能電池板的特性有所了解。首先，由于具有很大的結(jié)合區(qū)，因此太陽能電池板會發(fā)生泄漏，在黑暗條件下電池將通過電池板放電。而且，每塊太陽能電池板都擁有一個具最大功率點的特征iv曲線，所以，當(dāng)負(fù)載特性與電池板特性不相匹配時，能量提取將有所減少。理想的情況是：電池板將在最大功率點上被持續(xù)加載，以充分地利用可用的太陽能，并由此最大限度地縮減電池板成本。 一般情況下，可以采用一個與電池板相串聯(lián)的肖特基二極管來解決電池板的泄漏問題。反向泄漏被減小至一個很低的數(shù)值;然而，肖特基二極管的正向電壓降 (它在高電流條件下會消耗大量的功率) 仍然會造成能量損失。因此，需要采用昂貴的散熱器和精細(xì)的布局來把肖特基二極管保持于低溫狀態(tài)。解決該功率耗散問題的一種更加有效方法是用一個基于mosfet的理想二極管來替代肖特基二極管。這將把正向電壓降減小到低至20mv，從而顯著地減少功耗，同時降低散熱布局的復(fù)雜性、外形尺寸和成本。幸運的是，由于已經(jīng)有一些ic供應(yīng)商制造出了具有這種規(guī)格的理想二極管 (比如：由凌力爾特公司提供的ltc4412)，因此上述目標(biāo)得以輕松實現(xiàn)。 不過，有兩個問題依然存在，即：“至滿充電電池的浮動電壓控制”和“在最佳發(fā)電點給電池板加載”。這些問題常?？梢酝ㄟ^采用一個開關(guān)模式充電器和一個高效率降壓型穩(wěn)壓器來加以解決。 凌力爾特已經(jīng)開發(fā)出了這樣一款電路，它由ltc1625 no resnse(無檢測電阻器)同步降壓型控制器、ltc1541微功率運算放大器、比較器和基準(zhǔn)、以及l(fā)tc4412理想二極管組成。下面給出了該電路以供參考： 圖1中的電路被置于太陽能電池板和電池之間，用于調(diào)節(jié)電池浮動電壓?；趌tc1541的附加控制環(huán)路強制充電器在最大電池板功率點上運作。這種效率的提升縮減了所需的電池板尺寸，因而降低了總體解決方案的成本。當(dāng)電池板峰值電源電壓和電池電壓之間存在失配時，這款電路的重要優(yōu)點表現(xiàn)得尤為突出。  來源中國百科網(wǎng)