要讓LED能在穩(wěn)定條件下亮燈并進(jìn)行調(diào)光，LED驅(qū)動積體電路(IC)是不可或缺的，且最理想的LED驅(qū)動IC必須能夠適用于各種功率、調(diào)光方式及電源等。
LED驅(qū)動IC執(zhí)掌定電流控制
為因應(yīng)此一市場需求，LED照明專用驅(qū)動IC要讓LED在固定亮度的條件下亮燈，就必須具備可定電流控制的能力。一般來說，如要利用交流電(AC)電源進(jìn)行定電流控制，通常會采用降壓型切換式穩(wěn)壓器方式(圖1)。
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圖1 一般的照明專用電源模組
傳統(tǒng)方式會造成輸入電壓/輸出電壓變化過大，且依應(yīng)用條件不同，有可能還須重新設(shè)計(jì)電源模組。當(dāng)輸入電壓變化過大時(shí)，交流電電壓的頻率如全波整流后的100～120Hz，會導(dǎo)致輸入電壓出現(xiàn)漣波，此時(shí)，LED的亮度將會變得非常不穩(wěn)定。若要讓輸入電壓穩(wěn)定，勢必要在電源模組設(shè)計(jì)上加上一些不同的巧思。當(dāng)輸入電壓的變化愈大，就須根據(jù)光源的輸出電壓或LED顆數(shù)，改變外接零件的常數(shù)，但卻也同時(shí)造成電源模組的樣式增加，耗費(fèi)設(shè)計(jì)工時(shí)(圖2)。此外，由于LED的順向電壓(Vf)不穩(wěn)定，因此照明燈具之間可能會出現(xiàn)亮度差異的情形。
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圖2 輸入電壓的特性
切換式穩(wěn)壓器利用切換時(shí)的開關(guān)(On/Off)時(shí)間比來控制LED電流值。一般傳統(tǒng)所采用的控制方法是利用線圈的峰值電流來決定切換ON的時(shí)間。此一方法會因?yàn)檩斎?輸出電壓的改變而讓線圈電流的斜率發(fā)生變化，結(jié)果導(dǎo)致LED電流也跟著改變(圖3)。
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圖3 峰值檢測控制的LED電流波形
要解決此一問題，就須利用LED電流平均值，而非峰值電流來控制LED電流(平均電流控制法)。但透過一般所采用的類比電源控制，不但不易進(jìn)行平均電流控制法，而且還可能會造成外接零件的增加。先進(jìn)的LED照明專用驅(qū)動IC若運(yùn)用數(shù)位電源控制法，則不須要增加外接零件，只要檢測線圈電流，即可解決前述問題(圖4)。
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圖4 附有Triac調(diào)光的LED照明用驅(qū)動IC
運(yùn)用數(shù)位電源控制法后，無論輸入/輸出電壓值為何，皆可達(dá)成控制LED電流平均值的目標(biāo)。此種方法就是將線圈電流取樣(A/D轉(zhuǎn)換)并進(jìn)行數(shù)位化，然后根據(jù)取樣資料，運(yùn)算峰值電流值，以便讓LED電流的平均電流達(dá)成穩(wěn)定的目標(biāo)。接著，再將演算結(jié)果進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，并反饋至用來檢測峰值電流的比較器中(圖5)。
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圖5 平均值控制的LED電流波形
以切換式電源來說，雖然業(yè)界對于數(shù)位電源控制的關(guān)注程度愈來愈高，但一般均會使用數(shù)位訊號處理器(DSP)，因此仍然存在著電路過于龐大而導(dǎo)致成本高、耗電量過大等問題，因此要運(yùn)用在LED小型照明上仍十分不易。而專用的邏輯IC，以照明為重點(diǎn)功能，并且排除數(shù)位電源控制電路/耗電量增大的缺點(diǎn)。
除平均電流控制功能外，調(diào)光功能也是數(shù)位電源控制的特征。先進(jìn)的LED照明專用驅(qū)動IC支援雙向矽控整流器調(diào)光、PWM調(diào)光、線性調(diào)光等三種調(diào)光方式，適用于各種配備調(diào)光功能的照明燈具。