LED 照明已成為家庭、商業(yè)和工業(yè)應(yīng)用的主導(dǎo)技術(shù)。其優(yōu)點包括效率更高、使用壽命長且易于維護、不含汞或有害紫外線輻射、調(diào)光能力強且顯色指數(shù)高，以及 EMI 低。在本文中，我們將重點介紹英飛凌在LED 驅(qū)動器和智能 LED 照明控制方面的一些產(chǎn)品。

圖 1：英飛凌的主要 LED 應(yīng)用領(lǐng)域(版權(quán)所有 © 英飛凌科技。經(jīng)許可打印)

如圖 1 所示，LED 的應(yīng)用領(lǐng)域多種多樣，從家庭照明到商業(yè)街道照明，再到城市農(nóng)業(yè)中的標(biāo)牌和園藝應(yīng)用。所有這些應(yīng)用領(lǐng)域的智能照明解決方案都是一個新興趨勢。本文將討論英飛凌為 LED 驅(qū)動器和智能照明控制提供的一些半導(dǎo)體解決方案。

LED 驅(qū)動器

LED 驅(qū)動器為 LED 光引擎提供恒定電流。許多拓撲結(jié)構(gòu)都可用于電源轉(zhuǎn)換。單級反激式拓撲結(jié)構(gòu)包括功率因數(shù)校正 (PFC)，輸出電流紋波可達 +/- 30%，這會影響光質(zhì)量。為了提高光質(zhì)量，兩級系統(tǒng)正變得越來越主流。在這些系統(tǒng)中，PFC 級和 DC-DC 轉(zhuǎn)換器是分開的。這個專用的 PFC 級可以改善總諧波失真 (THD)。不同的 DC-DC 轉(zhuǎn)換器可與軟開關(guān) LLC/LCC 諧振轉(zhuǎn)換器一起使用，以提高效率。LCC 拓撲結(jié)構(gòu)還提供更寬的輸出電壓范圍 (12 – 48 V)。另一種分類可以基于驅(qū)動器是隔離的、出于安全原因首選的還是非隔離的(可用于某些低功率室內(nèi)應(yīng)用)。在隔離拓撲中，通常采用次級降壓轉(zhuǎn)換器。圖 2 顯示了英飛凌的一些拓撲/產(chǎn)品。

圖 2：英飛凌的 LED 驅(qū)動器拓撲和產(chǎn)品(版權(quán)所有 © 英飛凌科技。經(jīng)許可印刷)

讓我們更詳細地了解一下這些產(chǎn)品。

ICL88xx系列單級反激式轉(zhuǎn)換器

ICL88xx 是單級反激式 LED 控制器系列，可用于主級，提供恒定電壓輸出和具有最佳效率的經(jīng)濟高效、低 BOM 數(shù)量照明解決方案。

圖 3：ICL88xx LED 驅(qū)動器使用示例示意圖(版權(quán)所有 © Infineon Technologies。經(jīng)許可打印)

圖 3 顯示了使用帶有可選啟動電路的光耦合器的次級側(cè)調(diào)節(jié) (SSR) 方法的示例。ICL88xx 在高達 125 W 的寬負載范圍內(nèi)提供 PF > 0.9 和 THD < 10%，具有準(zhǔn)諧振或不連續(xù)傳導(dǎo)模式。ICL8810 具有主動突發(fā)模式 (ABM)，可確保低于 100mW 的低待機功率。ICL8820 包括抖動功能，可在直流操作中實現(xiàn) EMI 合規(guī)性，并且可用于應(yīng)急照明。

ICL5102 PFC 和半橋兩級諧振控制器

ICL5102是一款多模式(臨界傳導(dǎo)和非連續(xù)傳導(dǎo))PFC 和諧振半橋 (HB) 組合 2 級控制器。PFC 與輸出調(diào)節(jié)分離可實現(xiàn)低 THD(<5%)和高系統(tǒng)效率(高達 94%)。應(yīng)用包括高達 250 W 的商業(yè)和工業(yè)照明。使用英飛凌專有的無芯固態(tài)變壓器可實現(xiàn)最高 500 kHz HB 開關(guān)頻率。使用無芯變壓器技術(shù)可實現(xiàn)連續(xù)高開關(guān)頻率操作，而不會加熱 IC。高開關(guān)頻率通過最小化無源元件的尺寸來實現(xiàn)系統(tǒng)成本降低和小型化。該部件提供 1% 的模擬調(diào)光，無需進入突發(fā)模式，確保整個輸出范圍內(nèi)的良好光質(zhì)量。圖 4 顯示了使用基于ICL5102的130W設(shè)計。

圖 4：V LED = 76 V時 ICL5102 的調(diào)光和效率示例(版權(quán)所有 © Infineon Technologies。經(jīng)許可印刷)

ICL5102HV 高壓版本可處理 HB 驅(qū)動器的最大 980 V 電壓，適用于輸入電源電壓最高可達 530 V RMS 的園藝照明應(yīng)用。該系列包含多種保護功能。

智能照明功能

現(xiàn)在讓我們討論一下可用于實現(xiàn)智能照明的一些功能。

近場通信 (NFC) 用于調(diào)節(jié) LED 光輸出

傳統(tǒng)上，LED 光輸出的控制是通過插入式電阻器來實現(xiàn)的，該電阻器會改變驅(qū)動 LED 模塊的電流 I SET。如圖 5(a) 所示，該電流 I SET不能自由調(diào)節(jié)或配置。集成 LED 模塊/燈具和 LED 驅(qū)動器的 LED 安裝人員必須逐個考慮滿足最終用戶需求的設(shè)置。NFC 可以通過由驅(qū)動器/NFC 制造商根據(jù)客戶訂單進行可配置設(shè)置，并根據(jù)客戶要求進行最終最終用戶亮度校準(zhǔn)，從而降低總體擁有成本并提高效率。

英飛凌的 NLM0011 產(chǎn)品是一款 NFC 芯片，集成恒定流明輸出 (CLO) 功能，以狀態(tài)機的形式實現(xiàn)，這通常需要微控制器和相應(yīng)的固件開發(fā)工作來實現(xiàn)。如圖 5(b) 所示，可以校準(zhǔn) CLO 功能以補償 LED 模塊使用壽命內(nèi)的退化。

圖 5(a)：NFC 用于 LED 亮度調(diào)節(jié)的優(yōu)勢(版權(quán)所有 © 英飛凌科技。經(jīng)許可印刷)

圖 5(b)：使用 NLM0011 NFC 芯片的 CLO 實現(xiàn)(版權(quán)所有 © Infineon Technologies。經(jīng)許可打印)

存在/占用感應(yīng)

會議室通常閑置或僅部分用作工作空間。倉庫是另一個例子，占用感應(yīng)可節(jié)省50% 以上的照明能源。占用感應(yīng)可通過被動紅外 (PIR) 或雷達感應(yīng)進行。圖 6 顯示了這兩種方法的基本比較。雷達雖然價格更昂貴，但具有多種優(yōu)勢，包括覆蓋范圍更廣。此外，它可以設(shè)計到燈具中，并且不受灰塵、熱量或霧氣的影響。

英飛凌擁有一個可用于智能照明的雷達模塊全球合作伙伴網(wǎng)絡(luò)，其中包括 Novelic 和 RF Beam。

圖 6：比較 PIR 和雷達占用感應(yīng)(版權(quán)所有 © Infineon Technologies。經(jīng)許可打印)

一些連接選項

DALI

數(shù)字可尋址照明接口 (DALI) 是 IEC62386 下的一種雙向通信協(xié)議，由連接到 LED 驅(qū)動器和 LED 可調(diào)光燈泡網(wǎng)絡(luò)的控制器組成，它們統(tǒng)稱為燈具。每個燈具都分配有一個唯一的地址，控制器可以控制開/關(guān)和調(diào)光功能。燈具反過來可以將故障情況傳回控制器。DALI 接線簡單，提供輕松、可定制的可重新配置性，主要用于商業(yè)照明應(yīng)用。

藍牙網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)

藍牙網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)具有幾乎無限擴展和高彈性的優(yōu)勢。多對多通信路徑使網(wǎng)絡(luò)變得強大。藍牙的主要優(yōu)勢在于無需布線。藍牙 LE 協(xié)議被廣泛采用，并提供許多硬件和軟件開發(fā)資源。藍牙網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)可以連接到 Wi-Fi 網(wǎng)關(guān)設(shè)備以實現(xiàn)云連接。英飛凌的解決方案包括 CYBT 系列藍牙模塊和 CYWxxxxx Wi-Fi 或 Wi-Fi + 藍牙組合模塊。

通訊

各種物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議(例如 Wi-Fi、ZigBee、BLE 等)本質(zhì)上是不同的，無法直接相互通信。為了解決這個問題，一個廣泛的行業(yè)組織創(chuàng)建了一個名為Matter 的頂級應(yīng)用層，目標(biāo)是提供多協(xié)議連接。Matter 是開源的。經(jīng)過 Matter 認證的產(chǎn)品不僅可以在照明方面提供互操作性優(yōu)勢，還可以在智能家居所需的各種應(yīng)用中提供互操作性優(yōu)勢，例如安全傳感器、智能家電監(jiān)控、攝像頭等。