【導讀】LED照明驅動(dòng)技術(shù)一直是照明市場(chǎng)的重中之重，在業(yè)界內都是可圈可點(diǎn)的。本文主要追溯LED照明驅動(dòng)的發(fā)展現狀與未來(lái)藍圖，歸納總結可調光的解決方案，對LED照明驅動(dòng)進(jìn)行了細致的分類(lèi)。
LED照明驅動(dòng)技術(shù)發(fā)展到現在，在業(yè)界已呈現多種解決方案并行的局面，本文主要討論可調光的LED照明驅動(dòng)技術(shù)?？偨Y所有可調光解決方案，如果從拓撲結構上分，可以歸納為兩級AC/DC轉換LED電流驅動(dòng)方案、單級AC/DC轉換LED電流驅動(dòng)方案、線(xiàn)性AC/DC轉換LED電流驅動(dòng)方案；從調光控制接口上分，可以歸納為切相調光LED電流驅動(dòng)方案(又稱(chēng)為晶閘管調光LED電流驅動(dòng)方案)和智能接口調光LED電流驅動(dòng)方案(主要分為I2C接口調光和PWM接口調光兩種)，智能接口控制信號又可以分為ZigBee、藍牙、Wi-Fi芯片的相關(guān)接口。綜上所述，LED照明驅動(dòng)技術(shù)的相關(guān)分類(lèi)可詳見(jiàn)圖1。
圖1：LED調光拓撲結構和調光控制分類(lèi)
可調光解決方案的發(fā)展兩級AC/DC轉換LED電流驅動(dòng)方案曾經(jīng)由于良好的性能和無(wú)輸出電流紋波而被業(yè)界所廣泛接受，但是這種方案成本太高。在2012年Marvell公司成功推出性能優(yōu)越的單級AC/DC轉換LED電流驅動(dòng)方案EM8183后，兩級AC/DC LED電流驅動(dòng)方案逐漸被業(yè)界所放棄。另一方面，線(xiàn)性AC/DC轉換LED電流驅動(dòng)方案已經(jīng)在技術(shù)領(lǐng)域討論和在業(yè)界存在接近十年之久，這一方案因為其在切相調光時(shí)無(wú)法克服的電流紋波和閃爍指數而始終沒(méi)有被業(yè)界接受。目前，單級AC/DC轉換LED調光電流驅動(dòng)方案由于其優(yōu)越的性?xún)r(jià)比已經(jīng)成為L(cháng)ED調光解決方案的主流。這里主要討論單級AC/DC轉換LED電流控制的切相調光和智能接口調光解決方案。
單級AC/DC轉換電流控制方案
切相調光(晶閘管調光)的關(guān)鍵是LED驅動(dòng)器在任何工作點(diǎn)都可以提供足夠的擎住電流(Latching Current)和維持電流(Holding Current)。足夠的擎住電流和維持電流是晶閘管在物理上滿(mǎn)足正常工作的條件。在這一基礎上，LED驅動(dòng)器在性能上要保證精確的電流控制、足夠的調光器兼容性、平滑的調光曲線(xiàn)、足夠寬的調光范圍、足夠低的閃爍指數等。
LED驅動(dòng)器在可靠性上要保證較高的效率、足夠低的熱損耗、無(wú)突出熱點(diǎn)和足夠長(cháng)的產(chǎn)品生命周期。此外，盡量降低LED驅動(dòng)器工作時(shí)的音頻噪聲也是產(chǎn)品成功的關(guān)鍵之一。在上述這些方面，業(yè)界都有很多相關(guān)的專(zhuān)利技術(shù)。其中Marvel l在這一領(lǐng)域擁有超過(guò)70項美國和國際專(zhuān)利保證產(chǎn)品的性能，同時(shí)還能保護公司和客戶(hù)的利益。
作為業(yè)界第一個(gè)單級AC/DC轉換LED電流控制方案，Marvell在2 012年成功推出性能優(yōu)越的切相調光LED 驅動(dòng)芯片EM8183。該驅動(dòng)芯片在業(yè)界推出的最初階段即被LED照明領(lǐng)域的領(lǐng)先企業(yè)所接受和采用。EM8183 LED驅動(dòng)芯片給相關(guān)的企業(yè)和客戶(hù)帶來(lái)了巨大的利益，并推動(dòng)了照明領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展和創(chuàng )新，并在切相調光的創(chuàng )新上奠定了其在業(yè)界的經(jīng)典地位。繼EM8183之后，Marvell在2014年初又推出了第二代切相調光LED驅動(dòng)芯片EM8187。該驅動(dòng)芯片在EM8183的基礎上，提高了在調光器兼容性、效率和EMI方面的性能，并降低了系統的成本。EM 8187應用了多項Marvel l專(zhuān)利技術(shù)以提高其在兼容性、熱損耗控制、效率、調光性能方面的性能。圖2是EM8187單級切相調光解決方案的參考電路板圖，EM8187需要極少的外圍器件，同時(shí)提供了整個(gè)系統極高的可靠性和卓越的性?xún)r(jià)比。
圖2：?jiǎn)渭壡邢嗾{光系統參考電路板圖
圖3：?jiǎn)渭壷悄苷{光系統參考電路板圖
智能調光性能逐步提升
在LED智能調光技術(shù)方面，現階段業(yè)界也主要選擇了性?xún)r(jià)比優(yōu)越的單級AC/DC轉換驅動(dòng)方案，而LED智能調光接口的選擇主要有I2C接口和PWM接口兩種。因為只需要一個(gè)接口控制信號，因而PWM接口具有連接簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，這也有利于軟件的實(shí)現。但是在低端光通量的工作狀態(tài)下，PWM接口調光方案通常會(huì )有階梯調光的現象，即通常所說(shuō)的低端階梯調光問(wèn)題，這是因為PWM精度不夠或硬件軟件不夠匹配所造成的。I2C接口智能調光需要兩個(gè)連接信號，I2C智能調光可以達到優(yōu)越的性能和平滑的低端光效輸出。更加重要的是，I2C接口除了調光控制之外，還提供了數據采集和傳輸的功能，可實(shí)現并為L(cháng)ED照明的云端接入提供基本的功能單元。Marvell在2014年1月推出了業(yè)界第一個(gè)I2C接口單級AC/DC轉換驅動(dòng)方案EM8189。
EM8189 I2C接口單級智能調光解決方案可以達到1%的調光精度、平滑的調光性能、較低的待機功耗(< 250mW)和優(yōu)秀的整機性?xún)r(jià)比。EM8189 IC可以連接ZigBee、藍牙、Wi-Fi接口并配合相關(guān)的軟件提供優(yōu)異的智能調光系統。EM8189在推出后即被美國指標照明公司評估為智能調光的第一選擇并推出了相關(guān)的產(chǎn)品。圖3是EM8189智能調光方案的參考樣板，從中可以看出EM8189智能調光方案的外圍器件是很少的。這為最終調光產(chǎn)品的性?xún)r(jià)比和可靠性提供了基本保證。圖4是EM8189智能調光方案的調光性能曲線(xiàn)，從圖4可以看出，EM8189智能調光方案具有極好的線(xiàn)性性能，同時(shí)具有從高端到低端和從低端到高端的高度重合性，配合相關(guān)的軟件設計，可以實(shí)現客戶(hù)所需要的從線(xiàn)性調光到指數調光的任意調光曲線(xiàn)。
圖4：EM8189智能調光方案的調光性能曲線(xiàn)圖
LED照明發(fā)展到今天，已經(jīng)經(jīng)歷了若干技術(shù)創(chuàng )新階段和重組，這種趨勢還會(huì )繼續發(fā)展下去并直至飽和。與此同時(shí)，LED驅動(dòng)技術(shù)仍然還存在著(zhù)若干問(wèn)題需要解決，其中包括EMI、噪聲和可靠性等；產(chǎn)品在性能上還存在著(zhù)若干方面需要提升，包括兼容性、效率、產(chǎn)品離散性等；LED照明在整燈光效上也會(huì )繼續提高，在成本上還會(huì )進(jìn)一步加以降低。當然，無(wú)論在哪一方面獲得成功，都有賴(lài)于控制技術(shù)的努力突破和制造工藝的推陳出新，這些迫切需要更多的LED照明相關(guān)企業(yè)發(fā)揮自己所長(cháng)，共同引領(lǐng)技術(shù)創(chuàng )新和市場(chǎng)應用的新潮流。相關(guān)閱讀：
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