早在2003年，Lumileds Lighting公司的Roland Haitz就提出，LED大约每经过18到24个月可进步一倍的亮度，这便是闻名的Haitz规律(图1)，也被称为LED职业的摩尔规律。依据这个规律，具有打破性质的亮度达100lm/W的LED约在2008~2010年间呈现。实际上，2006年6月日本日亚化学公司就推出100lm/W白光LED工程样品，2007年6月Cree宣告推出在350mA下最小光通量为100lm的高亮度LED。
图1 LED大约每经过18到24个月进步一倍的亮度
研讨显现，仅仅在美国，假如55%的白炽灯和55%的日光灯被LED代替，每年将节约350亿美元电费，削减7.55亿吨二氧化碳排放量，LED节能高效的长处以及不断下降的本钱使之逐步成为白炽灯和荧光灯的代替光源。我国在2006年2月9日发布的《国家中长期科学和技能开展规划大纲(2006~2020年)》中，把“高效节能、长寿数的半导体照明产品”列入中长期规划榜首要点范畴的榜首优先主题，“十一五”规划的十大节能要点工程便是绿色照明，在公用设施、宾馆、商厦、写字楼以及住所中推行高效节能的照明体系，这预示着LED照明商场的巨大商场潜力。据猜测，到2020年，LED照明商场的规划将到达1550亿美元，因而，将发生引爆对LED驱动器的巨大需求。
高效LED驱动器要求结合多种驱动技能
LED照明体系的电/光转化进程从供电部分开端，顺次包含电源办理和转化、驱动器、热办理、传感和操控、LED、混光和散射、光学提取等部分，如图2所示。从中可见，LED照明体系的电/光转化功率，不仅仅取决于LED，并且取决于各个电子和光学部件，因而，进步电/光功率的转化功率是一个巨大的体系工程，需求全职业的和谐协作及尽力。
图2 LED照明体系的电光转化进程
在LED驱动器范畴，Aston科技园担任固体照明研讨中心(SSLRC)的事务开发总监Geoff Archenhold以为，驱动LED作业的技能有许多，其间首要分为：
*直流驱动：单色LED驱动，但功率最高;
*脉宽调制(PWM)：多色彩LED驱动;
PWM的原理便是在输入电压、内部参数及外接负载改变的情况下，操控电路经过被操控信号与基准信号的差值进行闭环反应，调理集成电路内部开关器材的导通脉冲宽度，使得输出电压或电流等被操控信号保持稳定。PWM的开关频率一般为稳定值，所以比较简单滤波。现在许多产品都使用这种计划。
*脉冲幅度调制(PAM)：多色彩LED驱动;
*脉冲频率调制(PFM)：单色LED驱动;
PFM是经过调理脉冲频率(即开关管的作业频率)的办法完成稳压输出的技能。它的脉冲宽度固定而内部震动频率是改变的，所以滤波较PWM困难。可是PFM受限于输出功率，只能供给较小的电流。因而在输出功率要求低，静态功耗较低场合可选用PFM办法操控。
*上述各种办法的组合;
他以为，LED及其驱动器所面对的应战包含标准化的需求、热办理、进步光线的质量和下降本钱等四大方面，中心问题是怎么进步发光的功率，将来新智能型LED驱动器有必要具有下列特性：
*高功率;
*AC/DC转化级和LED驱动器级的功率要大于85%;
*应具有闭环反应的操控功用;
*能够监测和陈述一切的体系参数;
*能够精细地操控电流(<5%的波纹);
*主动监测和补偿Vf下降;
*智能电压操控;
*光学反应操控;
*智能电源体系单元(PSU)温度办理;
*对LED装置夹具的热办理;
Geoff Archenhold指出，在LED与封装夹具的光效相同的前提下，整个LED体系的功率首要取决于哪一个LED驱动器的功率更高，距离或许到达5%。
此外，Darnell Group公司的高档分析师Linnea Brush指出，对LED驱动器的需求数量应该依照功率来区分，由于每一种使用都或许选用许多的LED。如图3所示是对Darnell Group公司全球LED驱动器出货量的猜测，其间可见<6W的LED驱动器商场增加最快这一趋势。
图3 全球LED驱动器出货量的猜测
高效地完成电/光功率转化是竞赛焦点
关于LED驱动器来说，重要的是发生预期LED亮度所需求的LED输入功率值。正如业界专家指出，以大电流驱动LED需求选用DC/DC转化器准确地调理电流，这个DC/DC驱动器有必要高功率地作业，在驱动HB LED时特别如此，不然的话，一切未转化成光的功率都将被转化成热量消耗掉。现在，进步功率的首要技能是进步PWM负载切换速度和下降操控环路中的电流检测电阻的数值。
例如，LTC3783选用True Color PWM调光技能，能够保证白光和RGB LED的色彩一致性，以数字办法完成3000:1的调光比。LTC3783是一种电流形式、多种拓扑转化器，具有稳定电流PWM调光才能，适用于驱动大功率LED串和LED组。它具有极快的PWM负载切换速度，无瞬态欠压或过压问题，可用作升压、降压、降压-升压、SEPIC或反激式转化器，以及用作恒流/恒压调理器。无RSENSE作业形式使用MOSFET的接通电阻，无需电流检测电阻，因而进步了功率。
另一方面，美信推出的MAX16819/MAX16820 HB LED驱动器仅需一个外部MOSFET和少数无源器材，可驱动高达3A电流的LED。每个器材均能够驱动多达6个串联LED，供给从1W到25W以上的输出功率，功率高达94%。与一般用于驱动HB LED的通用降压操控器不同的是，MAX16819/MAX16820驱动器选用滞回操控。经过这一操控技能，驱动器能够保证在PWM调光期间的快速瞬态响应和导通/关断时刻。此外，经过选用真差分检测技能能够准确操控LED电流，使用外部PWM信号轻松完成较宽的亮度调理规模。PWM调光选用专用的DIM输入完成高达5000:1的调光规模或极高的调光开关频率(高达20kHz)。
此外，在Vishay Intertechnology公司的SiP12510和SiP12511电流形式升压转化器中，选用了线性和PWM技能以及低至0.1V反应电压的技能完成了高达90%的转化功率。
在欧洲，Integrated System Technologies是抢先的LED驱动器规划制作商，它推出的210瓦3信道iDrive 1000 LED驱动器集成了具有专利的PWM驱动技能和ColourCool散热办理体系，其高功率密度和抢先的PSU功率的组合，保证具有小尺度和不需求大块的散热片。这个使iDrive系列处理计划为固态照明制作商供给了一个高质量电源处理计划。
在LED驱动器范畴，我国半导体公司活跃介入。例如，士兰微电子股份有限公司也推出了一款降压型、PWM操控、功率开关内置的白光LED驱动芯片—SB42510。该款芯片是DC/DC功率LED驱动电路，三种不同的标准能够满意1W，3W以及5W的白光LED的驱动。SB42510选用先进的BCD工艺，输入电压能够到达25V，输出电流可达1A。驱动单颗LED时，功率能够到达88%;驱动两颗及多颗LED时，功率能够到达95%以上。SB42510芯片作业频率在360kHz左右。此外，英诺华微电子推出的IV0101/IV0102升压转化器芯片。它的操控形式是在PFM基础上改善的PFM/PWM操控技能，选用是PFM与PWM有机结合的操控办法，因而具有PFM较快的响应速度和很高的回路增益及PWM大电流输出特性，可与PWM调光相协作，成为抱负的中小功率LED恒流驱动芯片。
对LED驱动器的多种需求催生新的规划东西
跟着大功率LED照明中的遍及使用，功率型LED驱动器的开展越来越重要。用城市用电驱动大功率LED不仅仅需求处理降压和恒流问题，还要求具有比较高的转化功率、较小的体积、长时刻作业、较低的本钱并处理抗电磁干扰的问题。现在，对LED驱动器的正发生下列新的需求：
*体积要求小型化
跟着LED向一般照明的逐步遍及，大功率LED电源规划的小型化开展是一个必定的越势，以协助制作生产出能够代替现有照明灯的LED灯，这就对LED驱动器提出了新的应战。
*多种维护和确诊功用
LED在电流过强时，引起LED光学特性衰减，导致LED的寿数缩短，这就需求驱动器供给过流维护、过热维护、短路维护等维护功用，以及LED驱动器故障确诊功用。
*抗电磁干扰
现在，因空间和本钱约束，商场上有许多LED灯的规划并不契合传导EMI标准，现在，美国UL正在着手开发一系列触及LED产品的安全鉴定标准。Power Integrations公司现已争先恐后，使用其LinkSwitch-TN功率转化IC中的频率调制特性，能够使LED灯满意EMC标准的要求。
面对许多的使用需求和很多的LED驱动器处理计划，LED驱动器的挑选将是规划工程师面对的难题。使用在线仿真东西进行LED驱动器的挑选和规划将成为重要的开展趋势。例如，美国国家半导体公司(NS)在串联或并联、升压或降压转化器上都有一系列的全体处理计划，经过与大功率LED制作商—如OSRAM、Phlips Lumiled、日亚、Avago—协作，NS供给在线开发东西LED WEBENCH，从输入规划信息开端，到挑选LED驱动程序、树立BOM表、最优化功率、在线模仿验证，乃至于产出参阅规划等，为工程师在开发进程中供给了最有用的东西。
结语
现在，LED照明职业现已开端大规划进入路灯照明范畴，在9月初举办的我国(深圳)世界光电饱览会上能够验证这一点。在这次饱览会的高层论坛上，南京汉德森半导体照明有限公司梁秉文声称，“LED照明是永久的朝阳工业”，因而，能够预期LED驱动器技能有望伴跟着LED照明工业鼓起而为半导体职业的开展注入巨大动力。
参阅文献：
1. Kevin Dowling, PhD, SSL Essentials: Technology, Applications, Advantages, Disadvantages, P6,P10.
2. Geoff Archenhold, An Incredible Year for LEDs :The story so far! P9,P11.
3. LED恒流驱动与不同操控形式的比较, www.icembed.com/info-17849.htm
4. 本钱年降15%HB-LED代替传统照明指日可下, www.ofweek.com/html/news/1/20078212919.html
5. 2007我国光电工业高层论坛会议资料全集, P114.
6. Linnea Brush, LED driver market emphasizes high-power requirements, P9, LEDS MAGAZINE Issue 6 April 2006
