1. 简介
虽然MR16卤素灯的诸多缺点限制了它的应用潜力，但仍然被广泛用于专业商店和家居的装饰性照明。常见的MR16卤素灯功耗在10W至50W，光通量范围为150 流明(lm)至800lm，约等效于15lm/W的效率，或15%的发光效率。典型的卤素灯泡寿命约为2000小时。此外，灯丝还可能由于猛烈的振动导致灯泡过早损坏。
当前的LED技术提供了与MR16兼容、高度可靠、具有高性价比的卤素灯替代品。例如，LedEnginTM公司的新一代5W（单片，4mm×4mm封装）和10W （四片，7mm×7mm封装）大功率LED，在电流为1000mA、结温（TJ）+120℃时，具有45lm/W的典型光效。实际工作条件下，5W封装相当于155lm的典型光输出通量（电流为1000mA，结温TJ=+120℃时），而10W封装提供345lm 的典型光输出通量（电流为700mA ， 结温TJ=+120℃时）。当LED产生与卤素灯相同的亮度时，功耗大约降低50%。此外，LedEngin即将推出具有高达90%发光效率（100khr，结温TJ=+120℃时）的LED，在整个产品的有效使用期内无需更换灯泡。
2. MR16 LED的参考设计
在图1所示MR16 LED参考设计中，Maxim选择LedEngin的5W白光LED（WLED），用于演示MAX16820的1000mA电流驱动能力。表1和表2列出了详细的MR16 LED参考设计的元件和电气参数，该参考设计采用大多数MR16应用中的12VAC±10%典型输入电压。
MAX16820是针对LED驱动应用，特别是基于LED的MR16而设计，是MR16LED灯电路的理想选择。MAX16820采用超小型、6引脚TDFN封装，工作在4.5V至28V输入电压，能够驱动外部高性价比MOSFET，以提供宽范围的LED电流驱动能力。MAX16820工作在汽车级温度范围（-40℃至+125℃），可安全工作于MR16灯具的高温环境中。此外，MAX16820还可提供高达25W或更高的功率，其2MHz（典型值）的开关频率允许使用小尺寸外部电感和电容，使驱动电路可以放置到MR16灯具内。
图1所示5W MR16 LED灯驱动器，包括整流桥（D1-D4）、100μF滤波电容（C1和C2）以及buck 转换电路。该buck LED转换器由MAX16820、buck电感（L）、功率MOSFET（Q）、续流二极管（D）以及检流电阻（R）组成。5W高亮度LED（HB LED）需要1A的驱动电流。Buck LED驱动器设计可提供1A的直流输出电流。驱动器采用滞回控制方案，控制buck电感的电流，提供LED所需的1A电流。MAX16820的滞回控制有助于构建简单、高度可靠的驱动器，并具有5%的LED电流精度。
为了保证5W HB LED在整个电源、频率范围内提供固定的1A电流，应在直流总线上连接滤波电容，以限制直流电源线的电压纹波。总电容至少为200μF，可使用标称值为220μF/25V的钽电容或电解直流电容，以降低成本。
为了保证足够的输出电流精度，电感电流的最大值ΔI/ΔT应低于0.4A/μs。如图1所示，电感的最大压降为VLMAX，电感L的大小可由下式计算：
                （1）

                           （2）

若VAC_IN=12V，δ=10%、VO=3.6V，电感L应大于37μH。因此，这里选择了39μH的标准电感，而δ是所允许的交流输入电压波动百分比，VO是LED的正向导通电压。
该设计利用LedEngin 5W、基于WLED的MR16灯进行了测试，装置如图2所示。图3至图6所示为该设计的测试波形。输入电压为12VAC（标称值），输出电流纹波约为10%。
如图4所示，当采用200μF的直流滤波电容时，直流电源总线的电压纹波为8.5V。基于MAX16820的滞回控制模式具有良好的电源调整率，由于输入总线电压纹波很小，因此减少了输出LED电流的变化。对于5W MR16 LED灯驱动器，测试结果表明交流输入电压的纹波和变化量会超过8.5V，但输出LED电流仍稳定在1A。
图7所示MR16灯驱动器的PCB有两层。顶层放置了所有元件和两个交流输入连接焊盘、两个直流输出连接焊盘（标记为LED+和LED-）。底层只用于接地。
在HB LED应用中，如果想要在100khr后仍能长期保持90%的流明效率，最好把5W LedEngin LED的结温限制在+120℃以内。作为一个低成本散热方案，散热片可把LED结产生的热量耗散到空气中。5W MR16 LED灯的散热片可耗散5W的LED功率。5W MR16 LED灯驱动器的PCB安装在散热片的背面。
值得注意的是5W MR16 LED灯的独特散热槽设计，与卤素灯中把灯管产生的热量直接辐射到周围空气不同，在基于LED的设计中，热量首先被传导到散热片（如图2中所示），然后再通过对流方式耗散到空中。