光引擎提高LED燈的穩(wěn)定可靠性的工作過程

LED 光引擎比白熾燈或緊湊型熒光燈（CFL）具有更長的使用壽命，基于理論發(fā)射器壽命長達(dá) 50，000 小時(shí)。實(shí)際上，系統(tǒng)中通常被認(rèn)為是必要的其他部分，例如低壓恒流驅(qū)動(dòng)器電路和相關(guān)的無源器件，往往會(huì)降低實(shí)際工作壽命。 DC LED 燈的典型工作壽命約為 15，000 小時(shí)。

可以在沒有驅(qū)動(dòng)器的情況下從高壓線路運(yùn)行的 AC LED 可以消除創(chuàng)建傳統(tǒng)低壓通常所需的幾個(gè)組件直流驅(qū)動(dòng)器。消除這些組件以及它們之間的互連，使交流供電的光引擎能夠提供卓越的可靠性和更接近理論 LED 發(fā)射器壽命的壽命。

可以構(gòu)建交流供電的 LED 照明使用背對(duì)背 LED 燈串，對(duì)于所應(yīng)用的 AC 波形的每個(gè)交替周期，該 LED 燈串都會(huì)打開。這種類型的操作可能導(dǎo)致燈閃爍，特別是如果 LED 沒有緊密間隔。另一種方法是使用橋式整流器和在線路電壓下工作的單個(gè) IC 來控制傳輸?shù)?LED 陣列的電流，這樣可以在不顯著降低可靠性的情況下提高性能。

首爾最新的交流供電 LED 模塊半導(dǎo)體將一系列高壓多結(jié)技術(shù)（MJT）LED 發(fā)光器與該公司的第二代 Acrich2 控制 IC 相結(jié)合。這種組合可提高可靠性，簡化電路并減小解決方案尺寸。在設(shè)計(jì)輕型發(fā)動(dòng)機(jī)以滿足既定形狀因素時(shí)，減小電子組件的尺寸具有顯著優(yōu)勢，例如 40 瓦或 60 瓦白熾燈泡的 MR 型替代品。

第二代 Acrich2 IC 還可以通過使用相同的器件類型來控制模塊的各種額定功率（從 1 W 到 16 W，工作在線電壓高達(dá) 220 V），從而簡化模塊設(shè)計(jì)策略。只需要少量的外部元件，例如選擇電阻來設(shè)置最大 LED 電流，并將典型的模擬調(diào)光電壓（例如 0－4 V 或 0－10 V）轉(zhuǎn)換為線性調(diào)光電壓，最大值為 1．5 V．

結(jié)發(fā)射極技術(shù)

多結(jié)技術(shù)（MJT）使發(fā)射極能夠以 13 V 至 69 V 的各種正向電壓（VF）制造。更高的電壓允許模塊構(gòu)建相對(duì)較少數(shù)量的組件，從而實(shí)現(xiàn)小的形狀因子但能夠在 120 V 或 220 VAC 的交流線路電壓下工作。同時(shí)，發(fā)射器可提供高達(dá) 130 lm／W 的高發(fā)光效率，并可靈活構(gòu)建具有混合 BIN 的 PCB。

MJT 發(fā)射器有多種尺寸可供選擇，例如 5．0 mm x 5．0 mm MJT5050 系列，或額定功率為 8 W 的模塊。

模塊是采用 DT3001B 控制 IC 的光引擎。這個(gè)第二代 Acrich2 器件需要一個(gè)外部橋式整流器，并控制輸送到連接 LED 的電流，這些 LED 排列在最多四個(gè)存儲(chǔ)體中，如圖 1 所示。

圖 1：DT3001B 管理向四組 LED 的電流傳輸。

根據(jù)模塊的額定功率，LED 以各種串行和并行組合排列。 DT3001B 包含一個(gè) 4 級(jí)電流源，并產(chǎn)生一個(gè)跟隨整流輸入電壓的階躍輸出電流波形。以這種方式管理電流可通過確保高達(dá) 0．97 的高功率因數(shù)來最大化功效，同時(shí)還確保失真（THD）低于 25％。這使得燈能夠符合包括美國在內(nèi)的全球主要市場的適用法規(guī)。圖 2 顯示 IC 產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)電流波形與 AC 輸入電流相匹配。表 1 描述了當(dāng)輸入電壓從最小值變化到最大值時(shí) DT3001B 如何打開 LED 組。

圖 2：驅(qū)動(dòng)電流波形區(qū)域 1 2 3 4 5 6 7 組 1 ON ON ON ON ON ON ON 組 2 OFF ON ON ON ON ON OFF 組 3 OFF OFF ON ON ON OFF OFF 第 4 組 OFF OFF OFF ON OFF OFF OFF 表 1． 當(dāng)施加的輸入電壓達(dá)到最大值（區(qū)域 4）時(shí)，所有 LED 組都會(huì)打開。

用于 220 V 標(biāo)稱交流線電壓的 8 W 模塊包括三個(gè)階段 LED 包含兩個(gè)并聯(lián)的三個(gè)串聯(lián) LED 串，并且打開 e 階段包含一串三個(gè) LED，如圖 3 所示。根據(jù)模塊的功率選擇電阻 RSET，并確定最大 LED 電流。還需要電涌保護(hù)。合適的電路包括在整流二極管電橋的輸入端處的串聯(lián)電阻器和并聯(lián)金屬氧化物變阻器（MOV）。

圖 3：8 W 模塊包含分為四個(gè)階段排列的 21 個(gè) MJT LED 發(fā)光器。

DT3001B IC 支持模擬調(diào)光通過向 ADIM 引腳（引腳 12）施加高達(dá) 1．5 V 的信號(hào)（最大光通量）。如果可用的調(diào)光信號(hào)是 1－10 V 信號(hào)，則通過向引腳 12 施加 1．5 V 來確保最大亮度所需的 RIN 和 RL 值可以根據(jù)以下公式計(jì)算：

依靠 AC LED 提升 LED 光引擎驅(qū)動(dòng)的可靠性

在此公式中，VADIM 為 1．5 V，VIN 為 10 V． 如果 RIN 設(shè)置為 12kΩ，則 RL 所需的值為 2．1kΩ。應(yīng)用這種調(diào)光方案可確保光通量在整個(gè)調(diào)光范圍內(nèi)緊密跟隨 LED 電流。

圖 4 顯示了當(dāng)調(diào)光信號(hào)從 0 V 調(diào)節(jié)到最大調(diào)光至 10 V 時(shí)，LED 電流和光通量輸出如何變化最大光輸出。

圖 4：調(diào)光電壓，LED 電流和光輸出密切相關(guān)。

結(jié)論

AC LED 有望簡化 LED 光引擎的驅(qū)動(dòng)要求，從而提高可靠性。首爾半導(dǎo)體 Acrich 系列通過使用控制 IC 精心管理具有特殊屬性（如高正向電壓（VF））的多結(jié)（MJT）直流 LED 組，并可輕松使用典型的交流線路電壓 110 來實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。美國為 －120 V，歐洲為 220－240 V．

最低外部元件要求，包括整流橋，浪涌抑制網(wǎng)絡(luò)，包括標(biāo)準(zhǔn)電阻和 MOV，以及電流設(shè)置和調(diào)光電阻，減少組件數(shù)量和互連數(shù)量。通過這種方式，Acrich 模塊簡化了光引擎設(shè)計(jì)，提供了與半導(dǎo)體發(fā)射器相媲美的可靠性，并使設(shè)計(jì)人員能夠在照明行業(yè)內(nèi)建立的一些最緊湊的外形中為傳統(tǒng)燈泡構(gòu)建高性能替代品。