簡單高效地控制高亮度LED

HBLED（高亮度發光二極管）是全球增長最快的一種光源，它的發光效率在35～50Lm/W內，超過了白熾燈和鹵素燈。經過改進，還可以用于生產發光效率大于100Lm/W的器件，這超過了日光燈的發光效率，堪與HID燈媲美。

圖1 基本的LED變換器為LED串聯結構提供恒定電流

設計人員越來越多地在建筑物、街道和裝飾燈具、告示牌、高端電視以及顯示器中使用HBLED。而這些應用需要AC電壓或者DC電源電壓來提供整流后的DC電流。通過控制器實現一種恒流源適用于存在低壓隔離電源或者通過class-2夾具將LED固定在難以靠近的位置的非隔離應用，如交通燈。

Buck轉換器結構適用于輸入電壓超過輸出電壓的場合，包括大多數告示牌、裝飾以及建筑照明。常見的陣列使用串聯的LED來保證經過每個器件的電流相等（見圖1）。這避免了在并聯結構中使用附加電路來維持電流的相等。但是，在單個串聯棧兩端的正向電壓超過可用的最大電壓或者轉換器的可用輸出電壓的情況下，大的陣列需要并行結構。

如果串聯結構中某個LED發生短路，其余的LED會繼續工作，但是，并行結構中LED的故障將造成其余LED無法工作。

許多應用中需要調光。基色LED的混合通過調節每種顏色的強度可以產生出光譜中的任何一種顏色，從而為顯示照明、告示牌以及情景照明提供了很多可能性。以IR公司的IRS2540為例，基于IRS2540的Buck整流器系統，由不會引起人眼可見閃爍的低頻邏輯電平PWM控制信號驅動，在整個亮度范圍內可調。信號通過讓變換器工作在突發模式來確定平均LED電流，改變燈光的強度（見圖2）。另一種調光方法只需調節LED的DC電流，同時它也改變LED的顏色。

圖2 突發模式的調光為LED串的燈光輸出提供了極佳的控制，同時保持了極佳的色彩保真度

HBLED使得建筑師、設計人員、規格制定者以及制造商能夠為劇院、攝影棚、夜總會、餐館以及其他高可視性會場制造照明效果。數字場景控制提供了引人注目和不斷變化的照明顯示。

圖3 IRS2540為真正的平均電流控制提供了連續時間變換電流的監視

LED光源自然也可以用于景觀和室外照明，它的壽命較長，需要的維護較少，受濕氣入侵的影響較小。與傳統的燈泡不同，LED沒有容易破碎的部件，即使處理的不甚小心也無妨。

通過集成一個浮動的高壓側驅動器，IRS2540能夠使用電流檢測模式來不斷地監視LED的電流，見圖3。

IRS2540實現了平均電流控制而不是峰值電流控制，并提供了一種內在的穩定整流，這種整流可以在更寬的電壓和負載范圍內工作而不會遇到設計的限制。電路的延遲會在電感中產生電流紋波，但是使用與負載并聯的輸出電容可以很容易地減小這種紋波。這也可以通過在電流反饋中增加延遲來降低頻率，通過降低開關損耗來提高效率。這種結構具有內在的過載和短路保護。

高壓LED變換器IC驅動存在兩種變體，200V和600V。在PWM占空比高達100%的情況下，變換器工作的不穩定性不會像在峰值電流控制系統中那樣超過50%。有實例表明在175kHz時，其效率超過85%，見圖4。

圖4 IRS2540及同類產品IRS2541分別支持高達200V和600V的總線電壓。

LCD電視、監控器、便攜式電腦顯示器以及自定制面板的制造商正在使用LED背光替代CCFL（冷陰極熒光燈），將可再現色調的調色板擴展了多達45%，已經實現了NTSC色空間105%的再現，而最好的CCFL點亮的LCD TV只能實現65%～75%。即使CRT（陰極射線管）顯示也無法匹及基于LED的系統的色彩重現和亮度。