电子产品世界

　　使用单个串联串

　　LED 光线输出主要与正向电流成正比。为了确保光线输出的LED在给定数量 内，最简单的解决方案是将LED 全部串联。这种单个串联串解决方案存在的主要问题是，只要其中一个 LED 故障开路，就会让整个灯熄灭。现在 LED 已经变得更坚固耐用，许多 LED 具有反并联奇纳二极管或闸流晶体管，可将潜在的开路故障转换成类似于短路的情况。对于没有内置 保护功能的LED，现在很多电子器件制造商可以提供与每个 LED 反并联的分离式硅控整流器 (SCR) 钳位。既然开路故障可以强制转换成类似于短路的故障，因此不必担心单个器件会导致整个灯出现问题，取而代之的，新的关注点在于判断多少个 LED 发生故障会导致整个灯泡的维修。图 1示意了使用 LM3409/09HV 降压 LED 驱动器的高可靠性单串系统。

　　对单串解决方案而言，更为重要的是总驱动电压 VO值。氮化铟镓技术的改进之处是使 1W LED 的正向电压接近于 3.0V，但经过正向电压盒的分配后，每个器件3.3V的 VF 是合理的预估值。将 50 个这样的 LED 串联在一起，总驱动电压 为VO = n × VF 即 165V。可接受的最大 VO值主要取决于 IEC、UL 或 VDE 等安全标准。例如，为了满足安全性超低电压IEC 规格，系统必须具有变压器隔离的输出，且次级系统上的最大直流电压值必须小于 120V。所有可用的灯都会享有 SELV 认证所带来的巨大好处，因此，LED 驱动设计师通常会因较高的 VO 而放弃单串解决方案，并忽视可确保每个 LED 的驱动电流都相同的好处。

　　串并联

　　当需要具有限定次级电压的隔离式系统时，唯一的选择是采用多个 LED串。虽然该系统试图采用一个大的电流源(如图 2 中所示)或增加串联功率电阻器(如图 3 中所示)，但这些都不是适用于路灯的解决方案，因为它们无法确保不同串之间的驱动电流相等。图 4 所示的交叉连接有时被视为平衡电流，及/或在发生开路故障时避免一整串灯变暗的有效方式，但这也仅仅是使每行 LED 的电压保持为钳位值。经过进一步观察发现，交叉连接仍然无法使电流相符，也无法避免任意的 LED开路或短路时会出现的进一步不平衡的状况。

　　不平衡的电流会产生不平衡的热量，从而导致消耗过多电流的LED 的发光功效立即降低，并使其快速退化。LED 路灯必须产生光束模式为 Y 的 X 个流明数，且必须能正确工作数年之久。确保系统不只在第 1 天更能在随后的五年或 50,000 小时后仍能产生正确数量的光线的唯一方法是令每个LED串都有一个控制电流源。

　　多个降压稳压器

　　在开关稳压器当中，降压稳压器是有口皆碑的，因为它天生就适合用作电流源。降压稳压器也是最简单、最便宜且最省电的传统硬开关式拓朴结构，且很多不同的厂商都提供了从控制 IC 到完整模块的不同功率等级和配置的降压稳压器 LED 驱动器。具有多串 LED 的大功率 LED 驱动系统的传统解决方案，是为每串LED安装降压稳压器(如图 5 所示)。由于降压稳压器只能降低输出电压，因此只要使降压稳压器的输入电压低于所需的阈值，即可确保在次级上获得最大的直流电压。由于早前在电信领域的普及以及常见的 60V DC的次级限制， 48V DC 是目前流行的输入电压值。这同时也为每串 12 个串联的氮化铟镓 (InGaN)LED，提供了介于最小输入电压和最大输出电压(LED 串电压)之间合适的阈值。

　　为每串 LED 安装降压稳压器的好处是能保证各串之间的电流相符，这对于要求较长使用寿命的高质量系统至关重要。每个降压稳压器均可通过 PWM 或线性调整 LED 电流来单独调节光暗。部分降压 LED 驱动器具有故障报告功能，所有降压稳压器均可设计成在一定的输出电压范围下提供较高的功率效率。如果发生故障，每个降压稳压器均可向系统微控制器报告，在保持其他降压稳压器继续工作的情况下，可以关闭一个或多个降压稳压器。

关键词： LED 路灯照明 HPWA 201010