發光二極管 (LED) 憑借能效和緊湊型優勢，現已成為一項領先技術，適用于許多需要高強度照明的應用。無論是汽車的內燈和外燈、廠房和車間的高頂棚金鹵燈還是商店和家中的可編程燈具，LED 都是一個關鍵部件。
發光二極管 (LED) 憑借能效和緊湊型優勢，現已成為一項領先技術，適用于許多需要高強度照明的應用。無論是汽車的內燈和外燈、廠房和車間的高頂棚金鹵燈還是商店和家中的可編程燈具，LED 都是一個關鍵部件。
在設計LED 驅動電路時，高能效是其中一個明確目標，但通常要同時考慮可控性。能耗和審美因素都很重要，燈具制造商和用戶想要動態調諧光輸出，以滿足客戶需求；家庭用戶需要調光、三基色燈及色彩控制功能；許多工業和零售用戶希望能夠最大化利用環境光，使人工照明只需根據白天不同時段、車間不同場所的需求產生所需光照，從而降低耗電量。為此，燈具周邊傳感器將每分鐘報告一次環境光情況，以便 LED 控制器可以調整輸出進行補償。
除了根據 LED 燈具的功能需求選取方案以外，還可根據應用要求選擇電路拓撲結構，例如調光性、色彩控制、長期可靠性、上市時間以及成本。本文詳細介紹了設計工程師可用的幾種方案選擇。
脈沖寬度調制(PWM) 技術vs電流恒定降低(CCR)技術
在選定用于控制 LED 光輸出的電路拓撲結構時，就是選擇基于脈沖寬度調制 (PWM) 還是電流恒定降低(CCR)技術的方案。若電路保持電壓基本恒定，且根據亮度和色彩要求改變流通各 LED 的電流，這樣的情況下兩種技術方案均適用。在前一種情況下，電流以離散電荷包的方式流通；在后一種情況下，則以持續電荷流的方式流通。
PWM 方式的優勢是亮度和色溫需要單獨控制。優化照明用 LED 的色溫通常會隨電流增加而變化。例如，某特定LED 型號在 300mA 情況下，以 2700K 色溫發光，上升至600mA 時，以 3000K 色溫發光。對于CCR 結構，亮度將在既定電流情況下的色溫時達到最大。當快速開啟和關閉 LED 時，PWM 控制可確保燈具以 3000K 發光，但是照明亮度會大幅發生變化。通常而言，由于PWM 頻率極高，人眼不會感到任何閃爍。
采用 PWM 控制方式，光輸出通常會隨著脈寬占空比的變動呈線性變化。采用 CCR，光輸出可能不會因電流的變化而完全呈線性變化。因此，對于那些需要將燈具調暗 50% 以下，同時保持預期色彩輸出的應用場景來說，PWM 控制方式是更為理想的選擇。也因此，RGB 燈具通常需要采用PWM 控制方式來確保實現預想的色光混合效果。
對于光輸出需要最大化、調光控制相對次要的應用，CCR 則具有優勢。電源可以將較高的整體電壓傳輸至 CCR 燈具，即使是較長距離運行狀態的LED 燈串。同時，它還具有電磁輻射較低的優勢，支持在不允許PWM 電路干擾的環境中安裝 LED 照明設備，例如醫院手術室和治療病房。
另一個 CCR 適用的應用是汽車照明，例如內燈和尾燈。使用線性電流源可讓 LED 在正常運行條件下的光輸出最大化，因此在前大燈組件中使用少量 LED 元件即可實現亮度最大化。然而，這種方式的最大化輸出可能要以LED較長使用壽命作交換。流通LED的最大電流是影響其使用壽命的主要因素之一，因為這會提高設備的內部溫度。盡管采用的是短脈沖，PWM 控制器通常以較大電流驅動 LED。而CCR將峰值和平均電流相匹配，可降低LED的壓力，從而延長設備使用壽命。
設計師可采用多種方案去設計適用于 PWM 或 CCR 運行的LED 模塊，或兩者皆可用的高可配置性LED模塊。比如：基于電源的離散設計，例如線性或 DC/DC 轉換器與其他控制電路聯用。還可并入其他設備，以提供保護功能，防止出現例如開路負載等情況，并提供其他診斷。離散設計方案可提供最大靈活度，但設計周期和測試周期較長。
業界有多種 LED 驅動器 IC 都具備這些內置功能，可大大簡化電路板布線和系統設計。若更為注重上市時間和集成簡便性，設計師還可使用集成了驅動器電子器件的現成子系統套件：他們只需選擇并添加所選的 LED 即可。
LED 驅動方案
對于更適用CCR 控制策略的應用來說，Infineon Technologies 的 LITIX Basic支持汽車應用，且具有診斷和保護功能。例如，通過 N-1 故障檢測，設備可以向主微控制器報告 LED 串可能損害系統完整性的故障問題。在汽車尾燈中，如果一條燈串的故障就足以將亮度降低到不可接受的程度，需要禁用該燈并向駕駛員報告錯誤情況，這可以通過微控制器向儀表盤電子器件發送消息來執行。
LYTSwitch-6 LED 將 DC/DC 轉換器和 LED 驅動功能集成在單一套件中。主要電源控制器基于準諧振反激式轉換器結構，具有內置 650V 電源場效應管 (MOSFET)。向 LED 燈串提供電流的二級控制器包含磁耦合于主轉換器的發射機電路，恒定電壓和恒定電流控制電路。它支持恒定電壓和恒定電流輸出，能夠靈活地支持多種 LED 配置。在恒定電流控制下，LYTswitch-6 適用于驅動不同長度的 LED 燈串，且燈串中的設備在單一電源供電下產生不同電壓。在恒定電壓模式下，設備適用于 PWM 模式，可支持調光至零輸出及RGB 陣列色彩控制。
XP 的 DLG 系列電源元件為采用恒定電壓或恒定電流技術的 LED 提供全套解決方案，適用于面向惡劣環境應用的系統。DLG 元件防水防塵，符合 IP67 標準，可浸入水下1米。直接由 AC 主電源供電，無需其他前端電源轉換器。DLG 元件搭配外部 LED 燈串使用，為戶外廣告牌和信息牌等應用提供支持。
針對LED 需要并入固定器的應用場景，TE Connectivity 生產的 Lumawise Z50 可提供快速上市解決方案。Z50 將 DC/DC 轉換器和 LED 驅動器電路一起并入固定器中，由 48V DC 電源供電，適合集成到燈光和追蹤照明系統中，例如零售展示應用中通常所用的系統。
LED 的靈活性意味著設計師擁有許多電路設計和拓撲結構選擇，然而，市場上還有許多其他可匹配所選設備性能、適用于目標應用的解決方案，且能夠同時實現定制化設計及快速上市的目標。作為電子元器件與開發服務分銷商，e絡盟堅持為電子設計工程師提供最新技術，并為他們從早期設計和小批量制造直至大批量生產整個流程提供無縫支持，滿足他們不斷變化的需求。