【導讀】隨著半導體材料與智能控制技術(shù)的持續(xù)迭代，LED照明在光效、壽命及穩(wěn)定性等核心指標實現(xiàn)跨越式突破，并通過自適應調(diào)光、光譜定制等創(chuàng)新技術(shù)精準匹配用戶智能化、個性化需求。在市場拓展維度，LED正加速向工業(yè)高精度照明、健康節(jié)律光環(huán)境、智慧城市景觀等高端領域滲透，驅(qū)動千億級照明產(chǎn)業(yè)開啟新一輪增長周期。
隨著技術(shù)的進步，LED照明產(chǎn)品在發(fā)光效率、壽命、穩(wěn)定性等方面的性能不斷提升，并能更好地滿足用戶對產(chǎn)品智能化、個性化的需求。同時在市場產(chǎn)業(yè)化和商業(yè)化維度來看，LED在工業(yè)照明、景觀照明、健康照明等細分市場不斷地拓展和延伸，未來發(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方面實現(xiàn)能力水平的提升，其中包括：高效率與低功耗，實現(xiàn)更高效的能量轉(zhuǎn)換，減少能源消耗，并提高LED照明設備的使用壽命；穩(wěn)定的輸出電流，驅(qū)動芯片的輸出電流需要長久恒定，以確保LED穩(wěn)定發(fā)光，亮度不會閃爍；高度集成，電路設計需采用集成度高的芯片和元器件，從而實現(xiàn)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(tǒng)的穩(wěn)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(gòu)和解決方案。
LED照明電路設計如何實現(xiàn)？
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(zhuǎn)換、LED驅(qū)動器、MCU、Wi-Fi、紅外接收器、開關、人體傳感器、環(huán)境光傳感器等模塊和多個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關，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(zhuǎn)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可以用于進行PFC的控制，該MCU具有內(nèi)置的傳感模擬接口和低功耗水平，并且支持充分的軟件開發(fā)可延展性。
在電源單元的DC-DC轉(zhuǎn)換器電路中，可根據(jù)系統(tǒng)所需，采用反激式（圖3）或正激式（圖4）設計方式。在這個部分里，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，一方面可以實現(xiàn)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)，從而實現(xiàn)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(wěn)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，在這部分電路中，使用小型表面貼裝式的LDO，會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）進行放大。
LED照明電路設計實力體現(xiàn)
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、長壽命、優(yōu)異散熱性能、小型化、碳化硅先進材料應用等多方面的創(chuàng)新和領先優(yōu)勢，使客戶的LED照明產(chǎn)品在市場上更具競爭力和發(fā)展?jié)摿Α?/p>
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