為我們的 LED 驅動器和智能照明項目選擇合適的驅動芯片

時間：2024-07-16 21:05:37

關鍵字： LED 驅動器智能照明

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[導讀]LED 照明已成為家庭、商業(yè)和工業(yè)應用的主導技術。其優(yōu)點包括效率更高、使用壽命長且易于維護、不含汞或有害紫外線輻射、調光能力強且顯色指數高，以及 EMI 低。在本文中，我們將重點介紹英飛凌在LED 驅動器和智能 LED 照明控制方面的一些產品。

LED 照明已成為家庭、商業(yè)和工業(yè)應用的主導技術。其優(yōu)點包括效率更高、使用壽命長且易于維護、不含汞或有害紫外線輻射、調光能力強且顯色指數高，以及 EMI 低。在本文中，我們將重點介紹英飛凌在LED 驅動器和智能 LED 照明控制方面的一些產品。

如圖 1 所示，LED 的應用領域多種多樣，從家庭照明到商業(yè)街道照明，再到城市農業(yè)中的標牌和園藝應用。所有這些應用領域的智能照明解決方案都是一個新興趨勢。本文將討論英飛凌為 LED 驅動器和智能照明控制提供的一些半導體解決方案。

LED 驅動器

LED 驅動器為 LED 光引擎提供恒定電流。許多拓撲結構都可用于電源轉換。單級反激式拓撲結構包括功率因數校正 (PFC)，輸出電流紋波可達 +/- 30%，這會影響光質量。為了提高光質量，兩級系統(tǒng)正變得越來越主流。在這些系統(tǒng)中，PFC 級和 DC-DC 轉換器是分開的。這個專用的 PFC 級可以改善總諧波失真 (THD)。不同的 DC-DC 轉換器可與軟開關 LLC/LCC 諧振轉換器一起使用，以提高效率。LCC 拓撲結構還提供更寬的輸出電壓范圍 (12 – 48 V)。另一種分類可以基于驅動器是隔離的、出于安全原因首選的還是非隔離的(可用于某些低功率室內應用)。在隔離拓撲中，通常采用次級降壓轉換器。圖 2 顯示了英飛凌的一些拓撲/產品。

讓我們更詳細地了解一下這些產品。

ICL88xx系列單級反激式轉換器

ICL88xx 是單級反激式 LED 控制器系列，可用于主級，提供恒定電壓輸出和具有最佳效率的經濟高效、低 BOM 數量照明解決方案。

圖 3 顯示了使用帶有可選啟動電路的光耦合器的次級側調節(jié) (SSR) 方法的示例。ICL88xx 在高達 125 W 的寬負載范圍內提供 PF > 0.9 和 THD < 10%，具有準諧振或不連續(xù)傳導模式。ICL8810 具有主動突發(fā)模式 (ABM)，可確保低于 100mW 的低待機功率。ICL8820 包括抖動功能，可在直流操作中實現 EMI 合規(guī)性，并且可用于應急照明。

ICL5102 PFC 和半橋兩級諧振控制器

ICL5102是一款多模式(臨界傳導和非連續(xù)傳導)PFC 和諧振半橋 (HB) 組合 2 級控制器。PFC 與輸出調節(jié)分離可實現低 THD(<5%)和高系統(tǒng)效率(高達 94%)。應用包括高達 250 W 的商業(yè)和工業(yè)照明。使用英飛凌專有的無芯固態(tài)變壓器可實現最高 500 kHz HB 開關頻率。使用無芯變壓器技術可實現連續(xù)高開關頻率操作，而不會加熱 IC。高開關頻率通過最小化無源元件的尺寸來實現系統(tǒng)成本降低和小型化。該部件提供 1% 的模擬調光，無需進入突發(fā)模式，確保整個輸出范圍內的良好光質量。圖 4 顯示了使用基于ICL5102的130W設計。

ICL5102HV 高壓版本可處理 HB 驅動器的最大 980 V 電壓，適用于輸入電源電壓最高可達 530 V RMS 的園藝照明應用。該系列包含多種保護功能。

智能照明功能

現在讓我們討論一下可用于實現智能照明的一些功能。

近場通信 (NFC) 用于調節(jié) LED 光輸出

傳統(tǒng)上，LED 光輸出的控制是通過插入式電阻器來實現的，該電阻器會改變驅動 LED 模塊的電流 I SET。如圖 5(a) 所示，該電流 I SET不能自由調節(jié)或配置。集成 LED 模塊/燈具和 LED 驅動器的 LED 安裝人員必須逐個考慮滿足最終用戶需求的設置。NFC 可以通過由驅動器/NFC 制造商根據客戶訂單進行可配置設置，并根據客戶要求進行最終最終用戶亮度校準，從而降低總體擁有成本并提高效率。

英飛凌的 NLM0011 產品是一款 NFC 芯片，集成恒定流明輸出 (CLO) 功能，以狀態(tài)機的形式實現，這通常需要微控制器和相應的固件開發(fā)工作來實現。如圖 5(b) 所示，可以校準 CLO 功能以補償 LED 模塊使用壽命內的退化。

存在/占用感應

會議室通常閑置或僅部分用作工作空間。倉庫是另一個例子，占用感應可節(jié)省50% 以上的照明能源。占用感應可通過被動紅外 (PIR) 或雷達感應進行。圖 6 顯示了這兩種方法的基本比較。雷達雖然價格更昂貴，但具有多種優(yōu)勢，包括覆蓋范圍更廣。此外，它可以設計到燈具中，并且不受灰塵、熱量或霧氣的影響。

英飛凌擁有一個可用于智能照明的雷達模塊全球合作伙伴網絡，其中包括 Novelic 和 RF Beam。

一些連接選項

DALI

數字可尋址照明接口 (DALI) 是 IEC62386 下的一種雙向通信協議，由連接到 LED 驅動器和 LED 可調光燈泡網絡的控制器組成，它們統(tǒng)稱為燈具。每個燈具都分配有一個唯一的地址，控制器可以控制開/關和調光功能。燈具反過來可以將故障情況傳回控制器。DALI 接線簡單，提供輕松、可定制的可重新配置性，主要用于商業(yè)照明應用。

藍牙網狀網絡

藍牙網狀網絡具有幾乎無限擴展和高彈性的優(yōu)勢。多對多通信路徑使網絡變得強大。藍牙的主要優(yōu)勢在于無需布線。藍牙 LE 協議被廣泛采用，并提供許多硬件和軟件開發(fā)資源。藍牙網狀網絡可以連接到 Wi-Fi 網關設備以實現云連接。英飛凌的解決方案包括 CYBT 系列藍牙模塊和 CYWxxxxx Wi-Fi 或 Wi-Fi + 藍牙組合模塊。

通訊

各種物聯網通信協議(例如 Wi-Fi、ZigBee、BLE 等)本質上是不同的，無法直接相互通信。為了解決這個問題，一個廣泛的行業(yè)組織創(chuàng)建了一個名為Matter 的頂級應用層，目標是提供多協議連接。Matter 是開源的。經過 Matter 認證的產品不僅可以在照明方面提供互操作性優(yōu)勢，還可以在智能家居所需的各種應用中提供互操作性優(yōu)勢，例如安全傳感器、智能家電監(jiān)控、攝像頭等。