LED驅動高性能設計與成本控制探討

在LED照明電源的設計中，要將LED電流的精確度控制到與數字負載的供電電壓的精度相同，既浪費電，又浪費成本。100mA到1A是當前大多數產品的電流范圍，特別是目前350mA（或者更確切地說，光電半導體結的電流密度為350mA/mm2）是熱管理和照明效率間常采納的折衷方案。

控制LED驅動器的集成電路是硅基的，所以在1.25V的范圍內有一個典型的帶隙。要在1.25V處達到1%的容差，亦即需要±12.5mV的電壓范圍。這并不難實現，能達到這種容差或更好容差范圍的低價電壓參考電路或電源控制IC種類繁多，價格低廉。當控制輸出電壓時，可在極低功率下使用高精度電阻來反饋輸出電壓（如圖1a所示）。為控制輸出電流，需要對反饋方式做出一些調整，如圖1b所示。這是目前控制輸出電流的唯一且最簡單的手段。

深入研究之后，就會發現這種做法的一個主要缺點是：負載和反饋電路二者是完全相同的。參考電壓被加在與LED串聯的一個電阻上，這意味著參考電壓或LED電流越高，電阻消耗的功率越大。所以，第一代專用LED驅動集成電路的參考電壓要遠低于今朝的產品，這類似于電池充電器。電壓更低意味著功耗更低，也意味著更小、更便宜、更低損耗的電流測試電阻。在圖1b所示的簡單的低端反饋環境下，200mV是常規的電壓選擇。但是，要在200mV參考電壓下實現±1%的容差，則需要一個價格很高的集成電路，此時相對于標稱參考電壓的容差為±2mV。盡管這并不是不可能實現的，不過更高的精度需要更高的成本。±2mV的容差需要高精度電壓參考所需的加工、探測和分檔技術，此時，附加成本應花費在更智能的LED驅動器上。新的費用的價值是增加了一個反饋回路，借助該回路，可以利用光輸出（而非電流輸出）來控制要怎么樣驅動LED。

測量光輸出

就像數字產品設計師在電源設計中遇到不確定問題時會采取仿真處理問題那樣，電力電子工程師出身的系統架構師在進行LED燈具設計時會想到高精度的輸出。LED制造商已經清楚的聲明，光通量與前向電流成正比。利用相同的電流驅動所有LED，那么每個LED會萌生相同的光通量。因此，電力電子工程師就會得出結論：高精確度的電流是非得的。這樣一來，他們就忘記了光輸出的流明和勒克斯值（而不是安培值）才是重點。測量電流是很容易的，而相對的，測量光則需要昂貴的大型設備，如圖2所示的積分球，而大部分電子工程師對積分球都不太知道。

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