【導讀】隨著(zhù)半導體材料與智能控制技術(shù)的持續迭代，LED照明在光效、壽命及穩定性等核心指標實(shí)現跨越式突破，并通過(guò)自適應調光、光譜定制等創(chuàng )新技術(shù)精準匹配用戶(hù)智能化、個(gè)性化需求。在市場(chǎng)拓展維度，LED正加速向工業(yè)高精度照明、健康節律光環(huán)境、智慧城市景觀(guān)等高端領(lǐng)域滲透，驅動(dòng)千億級照明產(chǎn)業(yè)開(kāi)啟新一輪增長(cháng)周期。
隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步，LED照明產(chǎn)品在發(fā)光效率、壽命、穩定性等方面的性能不斷提升，并能更好地滿(mǎn)足用戶(hù)對產(chǎn)品智能化、個(gè)性化的需求。同時(shí)在市場(chǎng)產(chǎn)業(yè)化和商業(yè)化維度來(lái)看，LED在工業(yè)照明、景觀(guān)照明、健康照明等細分市場(chǎng)不斷地拓展和延伸，未來(lái)發(fā)展的前景十分廣闊。
“厲害”的LED照明需要什么樣的電路設計來(lái)支撐？
為了能夠讓LED照明產(chǎn)品具備更好的性能，其電路設計也需要在多個(gè)方面實(shí)現能力水平的提升，其中包括：高效率與低功耗，實(shí)現更高效的能量轉換，減少能源消耗，并提高LED照明設備的使用壽命；穩定的輸出電流，驅動(dòng)芯片的輸出電流需要長(cháng)久恒定，以確保LED穩定發(fā)光，亮度不會(huì )閃爍；高度集成，電路設計需采用集成度高的芯片和元器件，從而實(shí)現產(chǎn)品的小型化；寬電壓范圍，使LED照明設備能夠適應更大范圍的輸入電壓；良好的散熱性能，芯片電路一方面需要能夠產(chǎn)生更少的熱量，另一方面也需要能夠快速散熱，以提高系統的穩定性。針對這些需求，東芝半導體提供了完備的LED照明電路設計架構和解決方案。
LED照明電路設計如何實(shí)現？
高效率、低功耗和小型化等要求，對于LED照明的電路設計考慮非常重要。東芝半導體在電路設計整體框架（圖1）中，包含了PFC控制器、DC-DC轉換、LED驅動(dòng)器、MCU、Wi-Fi、紅外接收器、開(kāi)關(guān)、人體傳感器、環(huán)境光傳感器等模塊和多個(gè)具備低導通電阻和高效散熱能力的MOSFET器件，以及對電路設計中的各種配置方式。
在電源單元部分，由于MOSFET器件適用于高效的電源開(kāi)關(guān)，因此其更適合有源型PFC電路設計（圖2）。由于晶體管輸出光耦合器具有高電流傳輸比和高溫下可運轉的能力，所以將其用于電路中的信號隔離。東芝半導體所采用的MCU可以用于進(jìn)行PFC的控制，該MCU具有內置的傳感模擬接口和低功耗水平，并且支持充分的軟件開(kāi)發(fā)可延展性。
在電源單元的DC-DC轉換器電路中，可根據系統所需，采用反激式（圖3）或正激式（圖4）設計方式。在這個(gè)部分里，利用MOSFET器件優(yōu)異的低導通電阻和高效率散熱能力，一方面可以產(chǎn)生更低的熱量，一方面可以實(shí)現低功耗水平。除此之外，在電路中采用的器件和芯片由于更小體積的封裝技術(shù)，從而實(shí)現了電路板占用面積的減少，這有利于讓LED照明設備更加小型化。
在LED照明電路的傳感器信號輸入單元部分（圖6和圖7分別對應人體傳感器和環(huán)境光傳感器）中，具有優(yōu)異PSRR電源抑制比能力的LDO低壓差穩壓器，能夠抑制電源變化對輸出信號的影響，因此LDO對于傳感器電路性能而言十分重要。同時(shí)，在這部分電路中，使用小型表面貼裝式的LDO，會(huì )使電源處于低噪聲水平，從而讓運算放大器能夠在低電流消耗或低噪聲環(huán)境下，對檢測到的微弱有用信號（weak signal）進(jìn)行放大。
LED照明電路設計實(shí)力體現
綜上所述，東芝半導體的LED照明電路設計憑借在高效率、低功耗、長(cháng)壽命、優(yōu)異散熱性能、小型化、碳化硅先進(jìn)材料應用等多方面的創(chuàng )新和領(lǐng)先優(yōu)勢，使客戶(hù)的LED照明產(chǎn)品在市場(chǎng)上更具競爭力和發(fā)展潛力。
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