上网时间：2010年12月04日 作者：凌力尔特公司电源产品产品市场总监Tony Armstrong
凌力尔特观点：出于长期可靠性的考虑，人们将不再在LED 照明应用中使用电解电容器；隔离型电源与非隔离电源的使用取决于终端应用，在大多数住宅应用中人们往往优先采用具有功率因数校正功能的离线式解决方案；针对各种照明应用，各有不同功率级的 LED 驱动器解决方案。
出于长期可靠性的考虑，人们都不希望在 LED 照明应用中使用电解电容器。在大多数情况下，电容器的失效也许比 LED 更早。
电解电容器的缺点包括：源自半传导性双层效应 (因电解质-氧化物空间-电荷区所致) 的非理想损耗特性、产生自高电解质电阻率的阻性损耗、由于表面氧化物的凹凸不平所造成的频响滚降、以及因电解质的击穿和劣化而导致的电容器寿命有限等。下面将从铝电解电容器的角度对部分上述考虑因素进行更加详细的讨论。
而且，阳极氧化物电介质是极性的，于是电解电容器也是。此类电容器与标准的静电电容器不同，它们必须按照标注的正确极性来连接。倘若电压极性接反，则将很容易地通过氧化物注入氢离子，从而造成阳极氧化物薄膜的高导电、发热及减薄。非极性 (或双极性) 器件可以采用两个阳极 (而不是一个阳极和一个阴极) 来制作，或者，也可以把两个相同器件的正极或负极连接在一起，这样另两端将形成一个非极性器件。
不过，由于大多数 LED 驱动器电路都使用具有长寿命的陶瓷电容器，因此这并不是问题。
隔离型电源与非隔离电源的使用取决于终端应用。在离线应用中，隔离型电源因其能够避免用户在更换灯泡时遭受电击而成为优选方案。两级转换指的是把一个AC电压转换至某个中间 DC 电压 (通常为 24V 或 12V)；并随后于此采用一个 DC/DC 转换器来给 LED 配置供电。
至于哪一种架构将成为主流，目前很难做出预测。不过，在大多数住宅应用中人们往往优先采用具有功率因数校正功能的离线式解决方案。
针对不同功率级 LED 照明应用的驱动器解决方案
LED 照明应用可被细分为 3 组：<25W、25W~100W 和 >100W。<25W 的 LED 照明应用可常见于便携手持式产品 (例如：PMP) 甚至汽车信息娱乐显示器之中。与此相似，25W~100W 的 LED 照明应用可在汽车前照灯和建筑照明用途中找到用武之地。最后，>100W 的 LED 照明应用将在大屏幕 LCD TV、电视墙和工业照明中广泛普及。
对这些 LED 照明功率级加以考虑是有用的，因为它们涉及部分上述应用，可作为讨论技术实现方案和商业可行性相关难题的最佳方法。凌力尔特公司拥有针对下面所讨论的各种 LED 功率级的 LED 驱动器解决方案。
当今的许多移动电话都具有一个能够拍摄高分辨率静止图像和视频图像的内置数码相机。而且，相机性能的提升还造成人们需要一种供相机在室内或昏暗环境光条件下使用的高功率白光光源。白光 LED 已开始逐渐成为照相手机的主要光源。原因是它们兼具现代蜂窝电话设计人员所期望的诸多特点，即：小尺寸、高光输出以及提供“闪光”和连续“视频”物体照明的能力。高输出功率 LED 是为用作集成相机照明灯而特别开发。
另外，几乎所有的消费类电池供电型手持式设备均采用彩色有源矩阵 LCD 来显示用户所需的不同类型的信息和数据。然而，制造商面临的难题是要确保用户能够在任何环境中清晰地阅读这些显示屏上的信息。为此，他们必须提供具有正确背面照明光量的彩色 LCD。这种背面照明一般是由白光 LED 来提供的。于是，对那些用于为之供电的紧凑、高效和低噪声 LED 驱动器 IC 的需求便因此而产生了。
- 25W~100W 的 LED 照明 ━━ 汽车前照灯
您不妨留意一下任何一家汽车制造商所使用的标准 LED 前照灯组件。所有这些汽车的总体照明结构都很相似。每个汽车前照灯组件包括 5 种专为各种照明要求而优化的 LED 供电光束，包括：近光灯、远光灯、转弯辅助灯、昼间行驶灯和转向信号指示灯。
标准 LED 照明光束通常需要 35W 至 50W 的供电功率。这或许看似不是很多的功率；然而，LED 提供的亮度却达到了 HID 卤素灯的 10 倍，因此 LED 的光输出相当于 500W 的卤素灯。远光灯所需的功率一般与标准照明光束相同或略高，而转弯辅助照明光束、昼间行驶灯和转向信号指示灯所需的功率则较低。不过，该总体汽车前照灯外罩会消耗 200W 以上的电能，因而有可能产生重大的热功率耗散问题。这不是什么好事，因为随着工作温度的升高，LED 的光输出和工作寿命将迅速下降。
处理该散热问题的方法有很多种。一种是增加大量的散热器以把热量从照明灯移走。然而，这会产生另一组问题，包括因为散热材料的使用而导致成本和重量的增加。解决这一问题最有效的方法是采用一个具极高效率 (> 93%) 的驱动器来尽量地减少 LED 驱动电路的热耗散。这并不像听起来那么困难，原因是一个 50W 的远光灯通常可由 14 个串联的 1A LED 组成。由于整个温度范围内的正向电压降约为每个 LED 4V，因此升压转换器 LED 驱动器拓扑结构能够以 93% 的效率将 12V 的标称电池电压提升至刚好超过 56V。这使得仅需耗散 3.5W 的功率，对于该功率耗散值，在安装了 LED 汽车前照灯的印刷电路板内布设低等级的铜散热器便可轻松地满足要求。
- 100W+ LED 照明 ━━ 大屏幕 LCD HDTV
当在驱动高分辨率电视显示屏背面照明用 LED 时，LED 驱动器 IC 带来了诸多的优势。它们可使 LED 驱动器电路解决方案纤巧、紧凑和扁平。而且，这些 IC 还可在高开关频率条件下运作，以在采用基于充电泵的拓扑结构时缩减输出电容器的数值、尺寸和成本。在基于电感器的 DC / DC 开关拓扑结构中，这些高开关频率可减低电感器和输出电容器的数值、尺寸和成本。此外，在某些场合中，LED 驱动 IC 还能够实现肖特基二极管和升压二极管的片内集成，从而减少外部元件的数目。这反过来又降低了设计复杂性，并缩减了解决方案的外形尺寸和成本。
LCD HDTV 存在多种缺点，从运动模糊到彩色再现性欠佳等等。也就是说，当使用目前这一代 LCD HDTV 时无法获得真正的“黑色”，而且提供的所有彩色的动态范围均较低。传统 HDTV 采用 CCFL 灯管作为背光源，所能提供的对比度比仅在 450cd/m2~650cd/m2 之间。此类 HDTV 的主要问题是不能够完全关断 CCFL 背光源或对其进行局部调光。
与此相反，当采用 HB LED 背面照明时，一个能够以背面照明“LED群”来进行局部调光或关断操作的 LED 阵列 (对于 46 英寸显示器而言，LED 的数目多达 1,600 个) 提供了几乎比 CCFL 设计高出一个数量级的对比度比 (> 4,000cd/m2)。此外，通过调整背面照明 LED 群的亮度，还能复制更多的中间色调，从而使得图像更加栩栩如生。另一个好处是能够在局部位置将 LED 完全关断，从而减少运动模糊。通过在帧与帧之间将 LED 完全关断，由快速运动物体所引起的图像模糊实际上将被消除。在解决 CCFL 背面照明 LCD TV 所常见的这种快速运动模糊问题的过程中，LED 非常快的响应速率是至关重要的。
不管是上述 3 种照明功率范围 (<25W、25W~100W 和 >100W) 中的哪一种，LED 驱动器电路的选择都将很大程度上取决于输入电压范围、LED 串本身的累积电压降、以及足以驱动 LED 所需的电流。这导致了多种不同的可行 LED 驱动器拓扑结构，例如：降压、升压、降压-升压和 SEPIC型。显然，每种拓扑结构都有其优缺点，其中，标准降压型转换器是最简单和最容易实现的方案，升压型和降压-升压型转换器次之，而SEPIC型转换器则最难实现，这是因为它采用了复杂的磁性设计原理，而且需要设计者拥有高超的开关模式电源设计专长。无论是那种拓扑结构，凌力尔特都可针对性地提供优化的 LED 驱动器解决方案。
领先于HB LED 市场
在驱动HB (高亮度) LED时，通过运用一种满足输入电压范围以及所需输出电压和电流要求的转换拓扑结构，凌力尔特公司的 LED 驱动器 IC 能够提供适合诸多不同类型 LED 配置的足够电流和电压。因此，凌力尔特的 HB LED 驱动器 IC 通常具有以下特点：
1. 宽输入电压范围 ━━ 高达 100V
2. 宽输出电压范围 ━━ 高达 100V
3. 高效转换 ━━ 效率高达 95%
4. 严格调节的LED电流匹配 ━━ 在整个温度范围内匹配误差小于 2%
5. 低噪声、恒定频率操作 ━━ 高达 2.5MHz
6. 独立的电流和调光控制
7. 宽调光范围比 ━━ 高达 10,000:1
8. 多种转换拓扑结构，包括降压、升压、降压-升压和 SEPIC
9. 诸多的保护功能，例如：针对开路 LED 串、LED 引脚至 VOUT 短路的保护以及准确的欠压闭锁门限
10. 小巧紧凑的解决方案占板面积和极少的外部组件
我们产品最大的三个卖点是：宽输入和输出电压范围、高转换效率 (旨在尽量降低散热要求) 以及向 LED 提供严格调节电流的能力 (用于确保均匀的光输出和 LED 寿命)。
在 LED 驱动应用中，凌力尔特拥有作为领导者和创新者的悠久历史。凌力尔特已推出多款专为我们的客户群体所面临的 LED 照明问题而优化的新产品，并拥有一条面向未来、底蕴深厚的新产品流水线。为了充分发挥新技术的全部潜力、实现最终产品的差异化以及获得成长与发展，这种对于创新的孜孜追求是不可或缺的。
凭借我们的创新型产品和专注于特定市场区段的策略，预计在高亮度 LED 市场上凌力尔特的成长速度将继续领先我们的竞争对手。此外，特别是在凌力尔特所专注的高性能市场区段中，我们的大部分产品都是专有的，没有可以直接替代它们的产品。我们不断取得成功的关键之处包括：
- 保持我们对高性能模拟 IC 的独特专注性
- 不断地雇请、培训和留住该业务领域中的最佳人才
- 继续使我们的资深技术研发人员与全球客户保持直接沟通
- 通过率先向市场推出关键的使能技术和产品来保持自身的性能领先优势
- 始终按照既定规章并选择性地部署我们的开发资源
- 对我们主要市场所发生的变化保持关注并快速灵活地做出响应
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