需要大量LED的路燈照明方案

　　使用單個(gè)串聯(lián)串

　　LED 光線輸出主要與正向電流成正比。為了確保光線輸出的LED在給定數(shù)量 內(nèi)，最簡(jiǎn)單的解決方案是將LED 全部串聯(lián)。這種單個(gè)串聯(lián)串解決方案存在的主要問題是，只要其中一個(gè) LED 故障開路，就會(huì)讓整個(gè)燈熄滅?，F(xiàn)在 LED 已經(jīng)變得更堅(jiān)固耐用，許多 LED 具有反并聯(lián)奇納二極管或閘流晶體管，可將潛在的開路故障轉(zhuǎn)換成類似于短路的情況。對(duì)于沒有內(nèi)置 保護(hù)功能的LED，現(xiàn)在很多電子器件制造商可以提供與每個(gè) LED 反并聯(lián)的分離式硅控整流器 (SCR) 鉗位。既然開路故障可以強(qiáng)制轉(zhuǎn)換成類似于短路的故障，因此不必?fù)?dān)心單個(gè)器件會(huì)導(dǎo)致整個(gè)燈出現(xiàn)問題，取而代之的，新的關(guān)注點(diǎn)在于判斷多少個(gè) LED 發(fā)生故障會(huì)導(dǎo)致整個(gè)燈泡的維修。圖 1示意了使用 LM3409/09HV 降壓 LED 驅(qū)動(dòng)器的高可靠性單串系統(tǒng)。

　　對(duì)單串解決方案而言，更為重要的是總驅(qū)動(dòng)電壓 VO值。氮化銦鎵技術(shù)的改進(jìn)之處是使 1W LED 的正向電壓接近于 3.0V，但經(jīng)過正向電壓盒的分配后，每個(gè)器件3.3V的 VF 是合理的預(yù)估值。將 50 個(gè)這樣的 LED 串聯(lián)在一起，總驅(qū)動(dòng)電壓 為VO = n × VF 即 165V。可接受的最大 VO值主要取決于 IEC、UL 或 VDE 等安全標(biāo)準(zhǔn)。例如，為了滿足安全性超低電壓IEC 規(guī)格，系統(tǒng)必須具有變壓器隔離的輸出，且次級(jí)系統(tǒng)上的最大直流電壓值必須小于 120V。所有可用的燈都會(huì)享有 SELV 認(rèn)證所帶來的巨大好處，因此，LED 驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)師通常會(huì)因較高的 VO 而放棄單串解決方案，并忽視可確保每個(gè) LED 的驅(qū)動(dòng)電流都相同的好處。

　　串并聯(lián)

　　當(dāng)需要具有限定次級(jí)電壓的隔離式系統(tǒng)時(shí)，唯一的選擇是采用多個(gè) LED串。雖然該系統(tǒng)試圖采用一個(gè)大的電流源(如圖 2 中所示)或增加串聯(lián)功率電阻器(如圖 3 中所示)，但這些都不是適用于路燈的解決方案，因?yàn)樗鼈儫o法確保不同串之間的驅(qū)動(dòng)電流相等。圖 4 所示的交叉連接有時(shí)被視為平衡電流，及/或在發(fā)生開路故障時(shí)避免一整串燈變暗的有效方式，但這也僅僅是使每行 LED 的電壓保持為鉗位值。經(jīng)過進(jìn)一步觀察發(fā)現(xiàn)，交叉連接仍然無法使電流相符，也無法避免任意的 LED開路或短路時(shí)會(huì)出現(xiàn)的進(jìn)一步不平衡的狀況。

　　不平衡的電流會(huì)產(chǎn)生不平衡的熱量，從而導(dǎo)致消耗過多電流的LED 的發(fā)光功效立即降低，并使其快速退化。LED 路燈必須產(chǎn)生光束模式為 Y 的 X 個(gè)流明數(shù)，且必須能正確工作數(shù)年之久。確保系統(tǒng)不只在第 1 天更能在隨后的五年或 50,000 小時(shí)后仍能產(chǎn)生正確數(shù)量的光線的唯一方法是令每個(gè)LED串都有一個(gè)控制電流源。

　　多個(gè)降壓穩(wěn)壓器

　　在開關(guān)穩(wěn)壓器當(dāng)中，降壓穩(wěn)壓器是有口皆碑的，因?yàn)樗焐瓦m合用作電流源。降壓穩(wěn)壓器也是最簡(jiǎn)單、最便宜且最省電的傳統(tǒng)硬開關(guān)式拓樸結(jié)構(gòu)，且很多不同的廠商都提供了從控制 IC 到完整模塊的不同功率等級(jí)和配置的降壓穩(wěn)壓器 LED 驅(qū)動(dòng)器。具有多串 LED 的大功率 LED 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的傳統(tǒng)解決方案，是為每串LED安裝降壓穩(wěn)壓器(如圖 5 所示)。由于降壓穩(wěn)壓器只能降低輸出電壓，因此只要使降壓穩(wěn)壓器的輸入電壓低于所需的閾值，即可確保在次級(jí)上獲得最大的直流電壓。由于早前在電信領(lǐng)域的普及以及常見的 60V DC的次級(jí)限制， 48V DC 是目前流行的輸入電壓值。這同時(shí)也為每串 12 個(gè)串聯(lián)的氮化銦鎵 (InGaN)LED，提供了介于最小輸入電壓和最大輸出電壓(LED 串電壓)之間合適的閾值。

　　為每串 LED 安裝降壓穩(wěn)壓器的好處是能保證各串之間的電流相符，這對(duì)于要求較長(zhǎng)使用壽命的高質(zhì)量系統(tǒng)至關(guān)重要。每個(gè)降壓穩(wěn)壓器均可通過 PWM 或線性調(diào)整 LED 電流來單獨(dú)調(diào)節(jié)光暗。部分降壓 LED 驅(qū)動(dòng)器具有故障報(bào)告功能，所有降壓穩(wěn)壓器均可設(shè)計(jì)成在一定的輸出電壓范圍下提供較高的功率效率。如果發(fā)生故障，每個(gè)降壓穩(wěn)壓器均可向系統(tǒng)微控制器報(bào)告，在保持其他降壓穩(wěn)壓器繼續(xù)工作的情況下，可以關(guān)閉一個(gè)或多個(gè)降壓穩(wěn)壓器。