应用于半导体照明发展的新技术
2010-12-17 16:45:54
来源：《半导体器件应用》2010年8月刊
0 前言
对于半导体照明产业的发展，目前值得高度重视的一个焦点是：半导体景观照明中引入智能化控制方案以及LED灯具电源的可靠性和控制电路。
目前LED白光照明灯具出现的失效故障，70％左右是电源问题，20％左右是线路和结构问题，只有不到10%是LED单管的本身质量问题。所以电源管理方案的选择对于节能而言也举足轻重，这就要求在驱动电路设计中选择最合适的AC-DC驱动器。如常见的二级式AC-DC驱动器电源单元效率为85％，如果搭配效率为90％的恒流IC，整体效率就只有77％。假设光效是100lm/W的LED管，仅仅电源效率问题就使路灯光效降到了771m/W（还没有考虑到二次配光等其他损失）。而高效率的AC-DC驱动器电源整体模块可以达到90％的转换效率，所以选择高效、可靠的电源是半导体照明节能的关键。通过控制电路对亮度的可控特性和LED灯的瞬间启动特性等还没有得到广泛的应用。利用这些特性，通过控制电路可以实现分时的亮度控制和必要时的开启，这样可以实现再节电50％的指标，使LED路灯的节能效果进一步提升。
实践证明，相对传统的卤素低压照明，采用高亮度LED作为室内装饰灯、情景照明、景观照明、街灯照明具有很多好处。高亮度LED能以更小的功率消耗提供更大的亮度，具有节能、环保、使用成本低的特性。
为提供智能控制、高质量与高亮度LED照明应用解决方案，本文将重点介绍： LED驱动新型LED灯具电源可靠性和控制电路的选择；新型固态照明(SSL)技术需引入智能化控制方案以及半导体景观照明、街灯照明与情景照明系统在设计与应用上需考虑的问题。
1 新型LED灯具电源可靠性和控制电路的选择
将介绍不同类型的高亮LED(HB LED)驱动器拓扑。值此将以高电压、高功率LED驱动器模拟和PWM调光控制和根据各种汽车照明设计HB LED驱动器选择为典例作分析说明。
1.1 高电压、高功率LED驱动器模拟和PWM调光控制
当今新型高电压、高功率LED驱动器模拟和PWM调光控制器件己经闻世，值此以MAX16831为例对其特征与应用作介绍。
(1)优势
MAX16831是一款电流型、HB LED驱动器，它能通过控制2个外部n沟道MOSFET来调节单串LED的电流，集成了宽范围亮度控制、固定频率HB LED驱动器所需的全部组件。它工作于较宽的输入电压范围，并可承受汽车抛负载事件。其多个MAX16831可相互同步或同步至外部时钟。MAX16831包含一个浮动亮度驱动器，驱动串联在LED串的n沟道MOSFET实现亮度控制。由于它应用了带有前沿消隐的电流模式简化了控制回路的设计，内部斜率补偿可在占空比超过50%时保持电流环路的稳定。
MAX16831还包括一个可源出1.4A、吸收2.5A电流(sink)的栅极驱动器，用于在高功率LED驱动器应用中驱动开关MOSFET，如车灯总成等。亮度控制允许宽范围的PWM调光，其频率可高达2kHz。在较低的调光频率下可实现高达1000∶1的调光比。
(2)特征
具有6V至76V宽输入范围，冷启动工作时可达5.5V；又集成了LED电流检测差分放大器；可驱动n沟道MOSFET，具有浮动亮度驱动能力；LED电流精度为5%； 200Hz片上斜坡发生器，可同步至外部PWM亮度信号；可编程开关频率（125kHz至600kHz），可被同步； 输出过压、负载开路、LED短路、过热保护；低至107mV LED电流检测可提高效率；使能/关断输入，关断电流低于45μA。
该器件可配置为降压型(buck)、升压型(boost)或升/降压(buck-boost)电流调节器。图1为MAX16831降压升压配置应用示意图。它可提供带裸焊盘的32引脚薄型QFN封装，工作于-40℃至+125℃汽车级温度范围。
(3)应用
可用于汽车外部照明：日间行驶灯(DRL)、组合尾灯(RCL)、紧急照明、工业与建筑照明、导航与舰队管理指示器及带RGB LED灯源的投影仪。
1.2 高亮度LED(HB LED)与固态照明(SSL)技术引入智能化控制方案是通用照明、背光及汽车应用的主要动力。
随着消费者环保理念的加强，当今固态照明(SSL)方案迅速成为通用照明及汽车照明应用中首选的照明技术。而高亮度LED (HB LED)与固态照明(SSL)技术引入智能化控制方案是通用照明、背光及汽车应用的主要动力。这是因为HB LED具有几个关键优势。HB LED与传统的照明技术相比，它们不含任何有害物质（例如CCFL中的汞元素），只消耗较低的功率而且具有更长的使用寿命，从而大大降低了系统的整体成本（例如：运行和维护成本）。但HB LED的使用也面临汽车等嘈杂的工作环境一些特殊挑战。
1.2.1 对HB LED驱动器的选用原则
(1)HB LED需要恒流驱动
HB LED驱动器电路用于管理HB LED的供电，驱动电路保持恒定的电流和最小的电压波动非常关键。过大的驱动电流会提高HB LED的结温，加快HB LED的退化。
照明应用中，为了获得更高的流明，需要使用大功率HB LED。这些HB LED的正向导通电流一般为350mA到1A以上。白光、蓝光和绿光HB LED的正向电压在2.8V至4.5V范围内，红光和琥珀光HB LED的正向电压在2.3V至3.5V范围。
为了保持固定的色谱和亮度，HB LED驱动必须满足特定的额定电流要求。用电压源驱动HB LED、串联电阻限流，可能产生不可接受的亮度及光谱的变化。
(2)HB LED亮度调节
HB LED的发光颜色会随着电流的变化而变化。因此，采用脉宽调制(PWM)方式对固定电流进行调节的效果优于调节实际电流的幅度，即将直流电流保持在HB LED厂商规定的固定值，按照一定的频率和占空比进行电流斩波，利用脉宽调制调节亮度，可以在不同的亮度等级保持一致的光谱。为了避免视觉闪烁，调光频率应高于100Hz。调光范围取决于HB LED驱动器所允许的最小占空比。
大部分HB LED驱动器需要由微控制器或外部定时器产生亮度控制信号。例如MAX16806等HB LED驱动器则由内部产生PWM信号，通过DIM输入端作用的外部电压进行调制，图2所示为适用于汽车内部照明的HB LED亮度调节示意图。MAX16806为350mA线性HB LED驱动器IC，这种配置在汽车内部照明等应用中可以省去外部微控制器或开关模式转换器。
1.2.2 新型固态照明(SSL)技术需引入智能化控制方案
(1)面临的挑战
如今固态照明(SSL)方案是一种新照明技术，要在复杂的市场中占有一席之地必须克服种种阻碍。如新型固态照明(SSL)尝试直接改进白炽灯泡照明应用的设计存在很大的风险。温度管理、能量转换和颜色管理都是必须解决的基本问题。不但有必要将传统的机电解决方案改进为更加高端的电子解决方案，而且还须采用智能的数字控制方式，从而享受此技术所带来的收益和成本的节省。值此对以功率转换/控制为LED焦点作重点分析。
(2)功率转换/控制智能化控制方案
LED所有焦点都集中在获得最大发光效率(lm/W)上，因而驱动/控制电路的效率也必须受到同样的重视。LED是相对低电压组件（Vf为3V-4V），与市电提供的高压110V~220V完全不匹配。此外，为了工作在最佳的效率等级和维护光输出的恒定，需要精确控制LED的电流。只有开关电源能够提供这种转换所需高效率。
使用多个恒流驱动拓扑来执行所需的功率转换，隔离、功率因数校正和/或仅改进现有解决方案可能都需要使用两级处理。输入电压首先降低到中间电压，在此级使用传统技术满足功率因数校正(PFC)和高电压隔离要求，而第二级负责满足LED电流和温度控制要求。图3显示一个智能LED解决方案，它在恒流配置中采用升压转换器MCP1630。一个小型的8位微控制器可提供灵活的时钟源、可程序化电流设定点（为了使驱动电路符合不同的LED模块规范），以便进一步节省功耗的调光功能，还提供使用远程温度传感器（整合的温度传感器如MCP9700或热敏电阻）进行的死循环温度控制。
MCP1630像许多开关电源控制器一样，已提供了过温检测功能。但是，由于驱动电路的温度和实际LED模块的温度有很大的差异，MCP1630的过温检测功能与死循环温度控制功能可以相互补充。基于微控制器的智能解决方案可提供很大的灵活性，向LED模块输出的功率随着其温度逼近临界阈值而逐步降低，直到达到平衡，而不是突然关闭系统或仅发出警报。这种功能对于组件制造商非常重要，特别是在LED灯独立于照明系统单独设计和商业运作。
在无法保证系统温度设计正确的情况下。也许采用智能驱动设计，亦即使用小型微控制器监控LED驱动电路的最大优点是使解决方案具有更多的智能和功能仅须添加几行程序代码。利用微控制器内置的串行通讯接口实现简单的数字协议，如DMX-512或DALI，使通讯接口易于实现。可使用以太网络实现更高级的系统整合，或利用ZigBee协议实现无线通讯。而且，在连接每个照明点之后，可设计一个全新的能量层管理系统通过节能策略，采用更加整体的方法进一步提高整个家庭或办公楼系统的效率。
2 新型的HB LED驱动器拓扑选用
当今己有各种新型的HB LED驱动器拓扑。值此，仅以汽车照明设计选择HB LED驱动器拓扑作分析。
2.1 开关模式降压驱动器是汽车外部照明的理想选择
当输入电压远远高于串联HB LED的总压降时，最好使用开关模式降压(buck)转换驱动器，利用开关模式降压转换驱动器降低功耗并提高照明组件的驱动效率示意图见图4所示。
其开关模式降压(buck)转换驱动器MAX16819/20能够使功耗降至最低，从而获得较高的驱动器效率。
与用于驱动HB LED的一般buck控制器不同，MAX16819、MAX16820、MAX16822和MAX16832 HB LED驱动器采用滞回控制，没有控制环路补偿，从而简化了设计，有助于减少外部器件数量。集成高压电流检测放大器，能够工作在高达2MHz的开关频率，有效降低电路板空间和元件数量，可理想用于汽车前后部的照明（RCL、DRL、雾灯/近光灯）。
2.2 开关模式boost驱动器是汽车中的LCD背光方案的有效选择
当今2010年的新车型中，普遍增加了平视显示器，升压转换器非常适合这类应用或LCD背光。这些应用需要3000∶1的亮度调节范围，以适应车内宽范围的环境光照条件。
为此，驱动器必须提供一个额外的调光MOSFET驱动器，以便在极短的时间内接通/关闭LED。调光MOSFET还能够在抛负载时保护LED。如果输入电压始终低于HB LED串的总电压，则需要使用boost转换器。 图5为HB LED驱动器（如MAX16834型）电路用于汽车中LCD背光示意图。它具有3000∶1较宽调光范围的boost驱动器，内置保护电路，可理想用于汽车娱乐设施的LCD背光。
MAX16834的特点为：集成了高边检流放大器、PWM调光MOSFET驱动器和高度可靠的保护电路，从而大大简化了LCD背光电路的设计。该款HB LED驱动器能够提供3000∶1 PWM调光范围，输入电压范围为4.75V至28V，在冷启动和抛负载状况下确保稳定工作。
3 有关室内情景照明、景观照明、街灯照明等系统在设计与应用上需考虑的问题
为满足各类高效节能、情景照明、景观照明、街灯照明等系统，关键技术在于开发高效、长寿命、低维护的LED灯头，开发可以组建大规模照明控制的智能控制箱以及开发情景照明控制与管理软件等。然而对这些基于半导体照明的LED光源应用系统来说，在设计或使用中应考虑如下几个问题。
3.1 光源和灯具的发光效率是照明的主要指标
发光效率低将直接导致光通量不足，从而限制光源的应用。但是发光效率不是唯一指标，还有色温、显色性、色域、色容差等也是重要指标，而且照度和色温之间有一定的匹配关系，人才会感到舒适和自然，照度与色温度匹配的关系曲线示意图见图6所示。
从图6中可以看出，高色温对应高照度，低色温对应低照度，这样才符合人对照明的需求。
3.2 目前LED照明存的问题
(1)光谱质量和光源稳定性问题
由于LED是半导体器件，因此其光、电、色参数将随温度以及环境的改变而变化，散热性和稳定性有待改进。大功率白光LED仍是高亮度、低照度，且容易产生眩光，用于照明需要特殊的配光设计。
与用于显示的光源不同，照明光源对光谱质量和光源稳定性有非常严格的标准，LED在这点上目前仍有较大差距。灯光颜色的一致性也相当重要，目前LED器件要满足这个颜色一致性要求还有一定的难度。
(2)参数离散性问题
由于LED照明需由多个LED管组成，其参数离散性也是一个技术问题。除了通过预选、分类，尽量保证一致性以外，还必须设计合理的灯具结构和研究合适的驱动电路，防止偶尔产生的能量集中而烧毁部分LED。
(3)白光LED寿命问题
随着白光LED的制造和驱动技术的不断完善，其寿命将会越来越长。由于LED本身电特性的影响，微小到几mA的电流波动也会对LED寿命产生极大的影响。目前国内LED产品基本上都采用定电压的技术，因此LED上的电流波动很大，很容易损坏LED，而应用定电压和定电流相结合的技术可确保超高亮度LED的寿命。
(4)电路保护问题
多个LED组成一只照明灯具时，需要对LED进行并、串联。如果有一只LED短路或开路，都将会导致小片或整条LED熄灭，影响照明效果。为此，必须研究简单而廉价的保护电路，使这种不良影响降至最低限度。
(5)照明标准
LED行业标准还比较滞后，对行业的发展有所影响。
以上可以说照明发展中有色温范围、照明标准、亮度范围、照明总均匀度和眩光控制等五个需要解决的问题。最合适的LED照明灯具色温范围，应该是接近太阳自然白光的色温范围才是最科学的选择；较低照射强度的自然白光，就可以达到其它非自然白光不可比拟的照射效果；最经济的路面亮度范围应该在2cd/m2以内；提高照明总均匀度和消除眩光是节能降耗的最有效途径。
3.3 设计照明控制系统除灯具外还必须考虑系统的节能
为此可从下述几方面着手。
(1)用光场所
控制系统通过按照光源类型、方案规划、建筑装饰的光洁度、陈设物品的布置等实际情况，采用不同灯具和控制装置以及日光的可用性来构建控制区域，灵活、正确地将光投射到需要照明的场所。
(2)用光时间
有效的照明控制系统应确保照明时间运作的精确性，这取决于空间占用、开启或关闭灯基于时间或阈值的设定等诸多因素。一般，当空间占有无法预测时，可以采用空间占用传感器检测被监视区域中是否有人存在，并自动打开和关闭区域内的灯光；或像路灯那样，完全可以通过设定环境光量阈值的方法实现用光时间的自动控制。
(3)正确的光量
控制系统根据空间执行任务的类型作出提供照明光量的正确判定。
(4)视觉性能
控制系统通过提升视觉性能，如会议室或体育馆等共享空间的多用途照明；适合空间演变要求造成特定效果的光照；餐厅及类似应用中设置情绪的照明；提高办公室和其它工作环境中照明的个人控制效能以增进工作人员的满意度；增强空间美感和想象力和防止污染。
4 后话
合理选择HB LED驱动器需要了解具体LED照明装置的要求，以优化系统设计。设计人员首先需要确定电参数，例如：输入电压、LED电流、LED正向导通电压以及这些参数的变化范围。安全性、EMI、热管理、机械性能以及可以利用的电路板面积也是必须考虑的因素。线性驱动器比较适合低成本、低EMI应用，例如：汽车内部照明，设计简单。开关型驱动器则适用于大功率、高效率和宽输入电压范围等应用场合，例如：汽车的外部照明，但成本较高，需要考虑EMI问题。
对于半导体照明产业的发展，目前值得高度重视的一个焦点是：半导体景观照明中引入智能化控制方案以及LED灯具电源的可靠性和控制电路。
目前LED白光照明灯具出现的失效故障，70％左右是电源问题，20％左右是线路和结构问题，只有不到10%是LED单管的本身质量问题。所以电源管理方案的选择对于节能而言也举足轻重，这就要求在驱动电路设计中选择最合适的AC-DC驱动器。如常见的二级式AC-DC驱动器电源单元效率为85％，如果搭配效率为90％的恒流IC，整体效率就只有77％。假设光效是100lm/W的LED管，仅仅电源效率问题就使路灯光效降到了771m/W（还没有考虑到二次配光等其他损失）。而高效率的AC-DC驱动器电源整体模块可以达到90％的转换效率，所以选择高效、可靠的电源是半导体照明节能的关键。通过控制电路对亮度的可控特性和LED灯的瞬间启动特性等还没有得到广泛的应用。利用这些特性，通过控制电路可以实现分时的亮度控制和必要时的开启，这样可以实现再节电50％的指标，使LED路灯的节能效果进一步提升。
实践证明，相对传统的卤素低压照明，采用高亮度LED作为室内装饰灯、情景照明、景观照明、街灯照明具有很多好处。高亮度LED能以更小的功率消耗提供更大的亮度，具有节能、环保、使用成本低的特性。
为提供智能控制、高质量与高亮度LED照明应用解决方案，本文将重点介绍： LED驱动新型LED灯具电源可靠性和控制电路的选择；新型固态照明(SSL)技术需引入智能化控制方案以及半导体景观照明、街灯照明与情景照明系统在设计与应用上需考虑的问题。
1 新型LED灯具电源可靠性和控制电路的选择
将介绍不同类型的高亮LED(HB LED)驱动器拓扑。值此将以高电压、高功率LED驱动器模拟和PWM调光控制和根据各种汽车照明设计HB LED驱动器选择为典例作分析说明。
1.1 高电压、高功率LED驱动器模拟和PWM调光控制
当今新型高电压、高功率LED驱动器模拟和PWM调光控制器件己经闻世，值此以MAX16831为例对其特征与应用作介绍。
(1)优势
MAX16831是一款电流型、HB LED驱动器，它能通过控制2个外部n沟道MOSFET来调节单串LED的电流，集成了宽范围亮度控制、固定频率HB LED驱动器所需的全部组件。它工作于较宽的输入电压范围，并可承受汽车抛负载事件。其多个MAX16831可相互同步或同步至外部时钟。MAX16831包含一个浮动亮度驱动器，驱动串联在LED串的n沟道MOSFET实现亮度控制。由于它应用了带有前沿消隐的电流模式简化了控制回路的设计，内部斜率补偿可在占空比超过50%时保持电流环路的稳定。
MAX16831还包括一个可源出1.4A、吸收2.5A电流(sink)的栅极驱动器，用于在高功率LED驱动器应用中驱动开关MOSFET，如车灯总成等。亮度控制允许宽范围的PWM调光，其频率可高达2kHz。在较低的调光频率下可实现高达1000∶1的调光比。
(2)特征
具有6V至76V宽输入范围，冷启动工作时可达5.5V；又集成了LED电流检测差分放大器；可驱动n沟道MOSFET，具有浮动亮度驱动能力；LED电流精度为5%； 200Hz片上斜坡发生器，可同步至外部PWM亮度信号；可编程开关频率（125kHz至600kHz），可被同步； 输出过压、负载开路、LED短路、过热保护；低至107mV LED电流检测可提高效率；使能/关断输入，关断电流低于45μA。
该器件可配置为降压型(buck)、升压型(boost)或升/降压(buck-boost)电流调节器。图1为MAX16831降压升压配置应用示意图。它可提供带裸焊盘的32引脚薄型QFN封装，工作于-40℃至+125℃汽车级温度范围。
(3)应用
可用于汽车外部照明：日间行驶灯(DRL)、组合尾灯(RCL)、紧急照明、工业与建筑照明、导航与舰队管理指示器及带RGB LED灯源的投影仪。
1.2 高亮度LED(HB LED)与固态照明(SSL)技术引入智能化控制方案是通用照明、背光及汽车应用的主要动力。
随着消费者环保理念的加强，当今固态照明(SSL)方案迅速成为通用照明及汽车照明应用中首选的照明技术。而高亮度LED (HB LED)与固态照明(SSL)技术引入智能化控制方案是通用照明、背光及汽车应用的主要动力。这是因为HB LED具有几个关键优势。HB LED与传统的照明技术相比，它们不含任何有害物质（例如CCFL中的汞元素），只消耗较低的功率而且具有更长的使用寿命，从而大大降低了系统的整体成本（例如：运行和维护成本）。但HB LED的使用也面临汽车等嘈杂的工作环境一些特殊挑战。
1.2.1 对HB LED驱动器的选用原则
(1)HB LED需要恒流驱动
HB LED驱动器电路用于管理HB LED的供电，驱动电路保持恒定的电流和最小的电压波动非常关键。过大的驱动电流会提高HB LED的结温，加快HB LED的退化。
照明应用中，为了获得更高的流明，需要使用大功率HB LED。这些HB LED的正向导通电流一般为350mA到1A以上。白光、蓝光和绿光HB LED的正向电压在2.8V至4.5V范围内，红光和琥珀光HB LED的正向电压在2.3V至3.5V范围。
为了保持固定的色谱和亮度，HB LED驱动必须满足特定的额定电流要求。用电压源驱动HB LED、串联电阻限流，可能产生不可接受的亮度及光谱的变化。
(2)HB LED亮度调节
HB LED的发光颜色会随着电流的变化而变化。因此，采用脉宽调制(PWM)方式对固定电流进行调节的效果优于调节实际电流的幅度，即将直流电流保持在HB LED厂商规定的固定值，按照一定的频率和占空比进行电流斩波，利用脉宽调制调节亮度，可以在不同的亮度等级保持一致的光谱。为了避免视觉闪烁，调光频率应高于100Hz。调光范围取决于HB LED驱动器所允许的最小占空比。
大部分HB LED驱动器需要由微控制器或外部定时器产生亮度控制信号。例如MAX16806等HB LED驱动器则由内部产生PWM信号，通过DIM输入端作用的外部电压进行调制，图2所示为适用于汽车内部照明的HB LED亮度调节示意图。MAX16806为350mA线性HB LED驱动器IC，这种配置在汽车内部照明等应用中可以省去外部微控制器或开关模式转换器。
1.2.2 新型固态照明(SSL)技术需引入智能化控制方案
(1)面临的挑战
如今固态照明(SSL)方案是一种新照明技术，要在复杂的市场中占有一席之地必须克服种种阻碍。如新型固态照明(SSL)尝试直接改进白炽灯泡照明应用的设计存在很大的风险。温度管理、能量转换和颜色管理都是必须解决的基本问题。不但有必要将传统的机电解决方案改进为更加高端的电子解决方案，而且还须采用智能的数字控制方式，从而享受此技术所带来的收益和成本的节省。值此对以功率转换/控制为LED焦点作重点分析。
(2)功率转换/控制智能化控制方案
LED所有焦点都集中在获得最大发光效率(lm/W)上，因而驱动/控制电路的效率也必须受到同样的重视。LED是相对低电压组件（Vf为3V-4V），与市电提供的高压110V~220V完全不匹配。此外，为了工作在最佳的效率等级和维护光输出的恒定，需要精确控制LED的电流。只有开关电源能够提供这种转换所需高效率。
使用多个恒流驱动拓扑来执行所需的功率转换，隔离、功率因数校正和/或仅改进现有解决方案可能都需要使用两级处理。输入电压首先降低到中间电压，在此级使用传统技术满足功率因数校正(PFC)和高电压隔离要求，而第二级负责满足LED电流和温度控制要求。图3显示一个智能LED解决方案，它在恒流配置中采用升压转换器MCP1630。一个小型的8位微控制器可提供灵活的时钟源、可程序化电流设定点（为了使驱动电路符合不同的LED模块规范），以便进一步节省功耗的调光功能，还提供使用远程温度传感器（整合的温度传感器如MCP9700或热敏电阻）进行的死循环温度控制。
MCP1630像许多开关电源控制器一样，已提供了过温检测功能。但是，由于驱动电路的温度和实际LED模块的温度有很大的差异，MCP1630的过温检测功能与死循环温度控制功能可以相互补充。基于微控制器的智能解决方案可提供很大的灵活性，向LED模块输出的功率随着其温度逼近临界阈值而逐步降低，直到达到平衡，而不是突然关闭系统或仅发出警报。这种功能对于组件制造商非常重要，特别是在LED灯独立于照明系统单独设计和商业运作。
在无法保证系统温度设计正确的情况下。也许采用智能驱动设计，亦即使用小型微控制器监控LED驱动电路的最大优点是使解决方案具有更多的智能和功能仅须添加几行程序代码。利用微控制器内置的串行通讯接口实现简单的数字协议，如DMX-512或DALI，使通讯接口易于实现。可使用以太网络实现更高级的系统整合，或利用ZigBee协议实现无线通讯。而且，在连接每个照明点之后，可设计一个全新的能量层管理系统通过节能策略，采用更加整体的方法进一步提高整个家庭或办公楼系统的效率。
2 新型的HB LED驱动器拓扑选用
当今己有各种新型的HB LED驱动器拓扑。值此，仅以汽车照明设计选择HB LED驱动器拓扑作分析。
2.1 开关模式降压驱动器是汽车外部照明的理想选择
当输入电压远远高于串联HB LED的总压降时，最好使用开关模式降压(buck)转换驱动器，利用开关模式降压转换驱动器降低功耗并提高照明组件的驱动效率示意图见图4所示。
其开关模式降压(buck)转换驱动器MAX16819/20能够使功耗降至最低，从而获得较高的驱动器效率。
与用于驱动HB LED的一般buck控制器不同，MAX16819、MAX16820、MAX16822和MAX16832 HB LED驱动器采用滞回控制，没有控制环路补偿，从而简化了设计，有助于减少外部器件数量。集成高压电流检测放大器，能够工作在高达2MHz的开关频率，有效降低电路板空间和元件数量，可理想用于汽车前后部的照明（RCL、DRL、雾灯/近光灯）。
2.2 开关模式boost驱动器是汽车中的LCD背光方案的有效选择
当今2010年的新车型中，普遍增加了平视显示器，升压转换器非常适合这类应用或LCD背光。这些应用需要3000∶1的亮度调节范围，以适应车内宽范围的环境光照条件。
为此，驱动器必须提供一个额外的调光MOSFET驱动器，以便在极短的时间内接通/关闭LED。调光MOSFET还能够在抛负载时保护LED。如果输入电压始终低于HB LED串的总电压，则需要使用boost转换器。 图5为HB LED驱动器（如MAX16834型）电路用于汽车中LCD背光示意图。它具有3000∶1较宽调光范围的boost驱动器，内置保护电路，可理想用于汽车娱乐设施的LCD背光。
MAX16834的特点为：集成了高边检流放大器、PWM调光MOSFET驱动器和高度可靠的保护电路，从而大大简化了LCD背光电路的设计。该款HB LED驱动器能够提供3000∶1 PWM调光范围，输入电压范围为4.75V至28V，在冷启动和抛负载状况下确保稳定工作。
3 有关室内情景照明、景观照明、街灯照明等系统在设计与应用上需考虑的问题
为满足各类高效节能、情景照明、景观照明、街灯照明等系统，关键技术在于开发高效、长寿命、低维护的LED灯头，开发可以组建大规模照明控制的智能控制箱以及开发情景照明控制与管理软件等。然而对这些基于半导体照明的LED光源应用系统来说，在设计或使用中应考虑如下几个问题。
3.1 光源和灯具的发光效率是照明的主要指标
发光效率低将直接导致光通量不足，从而限制光源的应用。但是发光效率不是唯一指标，还有色温、显色性、色域、色容差等也是重要指标，而且照度和色温之间有一定的匹配关系，人才会感到舒适和自然，照度与色温度匹配的关系曲线示意图见图6所示。
从图6中可以看出，高色温对应高照度，低色温对应低照度，这样才符合人对照明的需求。
3.2 目前LED照明存的问题
(1)光谱质量和光源稳定性问题
由于LED是半导体器件，因此其光、电、色参数将随温度以及环境的改变而变化，散热性和稳定性有待改进。大功率白光LED仍是高亮度、低照度，且容易产生眩光，用于照明需要特殊的配光设计。
与用于显示的光源不同，照明光源对光谱质量和光源稳定性有非常严格的标准，LED在这点上目前仍有较大差距。灯光颜色的一致性也相当重要，目前LED器件要满足这个颜色一致性要求还有一定的难度。
(2)参数离散性问题
由于LED照明需由多个LED管组成，其参数离散性也是一个技术问题。除了通过预选、分类，尽量保证一致性以外，还必须设计合理的灯具结构和研究合适的驱动电路，防止偶尔产生的能量集中而烧毁部分LED。
(3)白光LED寿命问题
随着白光LED的制造和驱动技术的不断完善，其寿命将会越来越长。由于LED本身电特性的影响，微小到几mA的电流波动也会对LED寿命产生极大的影响。目前国内LED产品基本上都采用定电压的技术，因此LED上的电流波动很大，很容易损坏LED，而应用定电压和定电流相结合的技术可确保超高亮度LED的寿命。
(4)电路保护问题
多个LED组成一只照明灯具时，需要对LED进行并、串联。如果有一只LED短路或开路，都将会导致小片或整条LED熄灭，影响照明效果。为此，必须研究简单而廉价的保护电路，使这种不良影响降至最低限度。
(5)照明标准
LED行业标准还比较滞后，对行业的发展有所影响。
以上可以说照明发展中有色温范围、照明标准、亮度范围、照明总均匀度和眩光控制等五个需要解决的问题。最合适的LED照明灯具色温范围，应该是接近太阳自然白光的色温范围才是最科学的选择；较低照射强度的自然白光，就可以达到其它非自然白光不可比拟的照射效果；最经济的路面亮度范围应该在2cd/m2以内；提高照明总均匀度和消除眩光是节能降耗的最有效途径。
3.3 设计照明控制系统除灯具外还必须考虑系统的节能
为此可从下述几方面着手。
(1)用光场所
控制系统通过按照光源类型、方案规划、建筑装饰的光洁度、陈设物品的布置等实际情况，采用不同灯具和控制装置以及日光的可用性来构建控制区域，灵活、正确地将光投射到需要照明的场所。
(2)用光时间
有效的照明控制系统应确保照明时间运作的精确性，这取决于空间占用、开启或关闭灯基于时间或阈值的设定等诸多因素。一般，当空间占有无法预测时，可以采用空间占用传感器检测被监视区域中是否有人存在，并自动打开和关闭区域内的灯光；或像路灯那样，完全可以通过设定环境光量阈值的方法实现用光时间的自动控制。
(3)正确的光量
控制系统根据空间执行任务的类型作出提供照明光量的正确判定。
(4)视觉性能
控制系统通过提升视觉性能，如会议室或体育馆等共享空间的多用途照明；适合空间演变要求造成特定效果的光照；餐厅及类似应用中设置情绪的照明；提高办公室和其它工作环境中照明的个人控制效能以增进工作人员的满意度；增强空间美感和想象力和防止污染。
4 后话
合理选择HB LED驱动器需要了解具体LED照明装置的要求，以优化系统设计。设计人员首先需要确定电参数，例如：输入电压、LED电流、LED正向导通电压以及这些参数的变化范围。安全性、EMI、热管理、机械性能以及可以利用的电路板面积也是必须考虑的因素。线性驱动器比较适合低成本、低EMI应用，例如：汽车内部照明，设计简单。开关型驱动器则适用于大功率、高效率和宽输入电压范围等应用场合，例如：汽车的外部照明，但成本较高，需要考虑EMI问题。
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