为我们的 LED 驱动器和智能照明项目选择合适的驱动芯片

时间：2024-07-16 21:05:37

关键字： LED 驱动器智能照明

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[导读]LED 照明已成为家庭、商业和工业应用的主导技术。其优点包括效率更高、使用寿命长且易于维护、不含汞或有害紫外线辐射、调光能力强且显色指数高，以及 EMI 低。在本文中，我们将重点介绍英飞凌在LED 驱动器和智能 LED 照明控制方面的一些产品。

LED 照明已成为家庭、商业和工业应用的主导技术。其优点包括效率更高、使用寿命长且易于维护、不含汞或有害紫外线辐射、调光能力强且显色指数高，以及 EMI 低。在本文中，我们将重点介绍英飞凌在LED 驱动器和智能 LED 照明控制方面的一些产品。

如图 1 所示，LED 的应用领域多种多样，从家庭照明到商业街道照明，再到城市农业中的标牌和园艺应用。所有这些应用领域的智能照明解决方案都是一个新兴趋势。本文将讨论英飞凌为 LED 驱动器和智能照明控制提供的一些半导体解决方案。

LED 驱动器

LED 驱动器为 LED 光引擎提供恒定电流。许多拓扑结构都可用于电源转换。单级反激式拓扑结构包括功率因数校正 (PFC)，输出电流纹波可达 +/- 30%，这会影响光质量。为了提高光质量，两级系统正变得越来越主流。在这些系统中，PFC 级和 DC-DC 转换器是分开的。这个专用的 PFC 级可以改善总谐波失真 (THD)。不同的 DC-DC 转换器可与软开关 LLC/LCC 谐振转换器一起使用，以提高效率。LCC 拓扑结构还提供更宽的输出电压范围 (12 – 48 V)。另一种分类可以基于驱动器是隔离的、出于安全原因首选的还是非隔离的(可用于某些低功率室内应用)。在隔离拓扑中，通常采用次级降压转换器。图 2 显示了英飞凌的一些拓扑/产品。

让我们更详细地了解一下这些产品。

ICL88xx系列单级反激式转换器

ICL88xx 是单级反激式 LED 控制器系列，可用于主级，提供恒定电压输出和具有最佳效率的经济高效、低 BOM 数量照明解决方案。

图 3 显示了使用带有可选启动电路的光耦合器的次级侧调节 (SSR) 方法的示例。ICL88xx 在高达 125 W 的宽负载范围内提供 PF > 0.9 和 THD < 10%，具有准谐振或不连续传导模式。ICL8810 具有主动突发模式 (ABM)，可确保低于 100mW 的低待机功率。ICL8820 包括抖动功能，可在直流操作中实现 EMI 合规性，并且可用于应急照明。

ICL5102 PFC 和半桥两级谐振控制器

ICL5102是一款多模式(临界传导和非连续传导)PFC 和谐振半桥 (HB) 组合 2 级控制器。PFC 与输出调节分离可实现低 THD(<5%)和高系统效率(高达 94%)。应用包括高达 250 W 的商业和工业照明。使用英飞凌专有的无芯固态变压器可实现最高 500 kHz HB 开关频率。使用无芯变压器技术可实现连续高开关频率操作，而不会加热 IC。高开关频率通过最小化无源元件的尺寸来实现系统成本降低和小型化。该部件提供 1% 的模拟调光，无需进入突发模式，确保整个输出范围内的良好光质量。图 4 显示了使用基于ICL5102的130W设计。

ICL5102HV 高压版本可处理 HB 驱动器的最大 980 V 电压，适用于输入电源电压最高可达 530 V RMS 的园艺照明应用。该系列包含多种保护功能。

智能照明功能

现在让我们讨论一下可用于实现智能照明的一些功能。

近场通信 (NFC) 用于调节 LED 光输出

传统上，LED 光输出的控制是通过插入式电阻器来实现的，该电阻器会改变驱动 LED 模块的电流 I SET。如图 5(a) 所示，该电流 I SET不能自由调节或配置。集成 LED 模块/灯具和 LED 驱动器的 LED 安装人员必须逐个考虑满足最终用户需求的设置。NFC 可以通过由驱动器/NFC 制造商根据客户订单进行可配置设置，并根据客户要求进行最终最终用户亮度校准，从而降低总体拥有成本并提高效率。

英飞凌的 NLM0011 产品是一款 NFC 芯片，集成恒定流明输出 (CLO) 功能，以状态机的形式实现，这通常需要微控制器和相应的固件开发工作来实现。如图 5(b) 所示，可以校准 CLO 功能以补偿 LED 模块使用寿命内的退化。

存在/占用感应

会议室通常闲置或仅部分用作工作空间。仓库是另一个例子，占用感应可节省50% 以上的照明能源。占用感应可通过被动红外 (PIR) 或雷达感应进行。图 6 显示了这两种方法的基本比较。雷达虽然价格更昂贵，但具有多种优势，包括覆盖范围更广。此外，它可以设计到灯具中，并且不受灰尘、热量或雾气的影响。

英飞凌拥有一个可用于智能照明的雷达模块全球合作伙伴网络，其中包括 Novelic 和 RF Beam。

一些连接选项

DALI

数字可寻址照明接口 (DALI) 是 IEC62386 下的一种双向通信协议，由连接到 LED 驱动器和 LED 可调光灯泡网络的控制器组成，它们统称为灯具。每个灯具都分配有一个唯一的地址，控制器可以控制开/关和调光功能。灯具反过来可以将故障情况传回控制器。DALI 接线简单，提供轻松、可定制的可重新配置性，主要用于商业照明应用。

蓝牙网状网络

蓝牙网状网络具有几乎无限扩展和高弹性的优势。多对多通信路径使网络变得强大。蓝牙的主要优势在于无需布线。蓝牙 LE 协议被广泛采用，并提供许多硬件和软件开发资源。蓝牙网状网络可以连接到 Wi-Fi 网关设备以实现云连接。英飞凌的解决方案包括 CYBT 系列蓝牙模块和 CYWxxxxx Wi-Fi 或 Wi-Fi + 蓝牙组合模块。

通讯

各种物联网通信协议(例如 Wi-Fi、ZigBee、BLE 等)本质上是不同的，无法直接相互通信。为了解决这个问题，一个广泛的行业组织创建了一个名为Matter 的顶级应用层，目标是提供多协议连接。Matter 是开源的。经过 Matter 认证的产品不仅可以在照明方面提供互操作性优势，还可以在智能家居所需的各种应用中提供互操作性优势，例如安全传感器、智能家电监控、摄像头等。