过去几年中，LED市场已经出现了大幅成长。随着散热、封装和制程方面取得的进步，已经实现了更高的亮度、更高的效率、更长的寿命和更低的成本。与白炽灯泡不同的是，LED没有会烧断的灯丝，而且它们的工作温度往往较低。

此外，白炽灯泡还将90%的电能以热量的形式浪费掉了。顺便一提，白炽灯泡的照明灯具设计之所以更像散热片（而不是用于散播所产生之光线的外罩），其原因就在于此。

大功率或高亮度（HB）LED的光输出已经超过了每瓦100流明（即100lm/W）这一具有里程碑意义的关键数值。实际上，有些制造商声称，已经在实验室中实现了200 lm/W的光输出。那么，显然在发光效率方面，LED已经超过了白炽灯（典型的60W白炽灯光输出大约为14 lm/W）。或者换一种说法，一个光源的光输出量（用流明来衡量）与产生该光输出所消耗的功率（以瓦来衡量）之比。

即便如此，人们仍然预计，在未来一年，具150 lm/W光输出的LED将能在市面上方便地买到。另一个好处是LED的寿命。视计算方式的不同，一个白光LED灯至少拥有三万五千小时的寿命，有些甚至声称能长达10万小时，而白炽灯的寿命大约为1000小时。

为了正确理解这一点，我们可以做一下如下计算，如果你每天使用一个LED灯10小时，那么该LED灯应该能持续使用9年半时间，与标准白炽灯的1/3年大相径庭！

LED驱动器IC才是发光关键

高亮度LED照明的成本也已经非常迅速地下降了。过去几年，单个白光二极体的价格已经下降，而一个LED灯中具备几个二极体，这些二极体的成本占LED灯成本的大部分。很多LED业界分析师预测，今年，取代白炽灯的LED灯的价格将达到消费者可接受的程度。

有些LED制造商宣布，已经设计出了一些发光晶片，能使LED灯产生与大多数家庭中常见的75W白炽灯相媲美的光输出。这类LED晶片通常仅需要大约9W功率就能产生同样的光输出量。与光输出量相同的白炽灯相比，9W功率连其1/8都不到。

不过，很少有人认识到，这些效率超乎寻常的LED灯的关键之处，是LED灯内驱动LED所需的电路。令人难以置信的是，这种电路的核心是类比LED驱动器IC。

今天，LED驱动器IC必须具有的一个主要的性能特点，以充分地对LED调光。既然LED是用定电流驱动的，且DC电流值与LED亮度成正比，那么要透过控制LED电流来改变LED亮度，就有两种调光方法。第一种方法是类比调光，采用这种方法时，LED DC 电流值随恒定LED电流值的降低成正比降低。降低LED电流可能引起LED色彩的变化，或者LED电流控制不准确。

第二种方法是数位或脉冲宽度调变（PWM）调光。 PWM调光以等于或高于100Hz的频率导通和断开LED，以这种频率切换，人眼是察觉不到的。 PWM调光的工作周期与LED亮度成正比，而在导通时LED电流保持相同的值（如LED驱动器IC所设定），从而在高调光比时保持了恒定不变的LED色彩。这种PWM调光方法在某些应用中使用时，能实现高达30,000:1的调光比。

尤其在驱动高亮度LED的情况下，LED驱动器IC必须凭借既满足输入电压范围，又满足所需的输出电压及电流要求的转换架构，为很多不同类型的LED配置提供充足的电流和电压。一个值得注意的例外是离线式LED应用，理想情况下，高亮度LED驱动器IC应该具有以下特点：

汽车采用高亮度 LED 的例子

毫无疑问，大部分汽车前照灯仍然还是白炽灯。不过，白炽灯的主导地位已经开始面临来自高强度放电（HID）灯和高亮度LED灯的压力。高强度放电灯包括所有用在普通照明应用中的高强度放电灯，例如高压水银蒸气灯、高压钠灯、低压钠灯以及金属卤化物灯。

要在室内、建筑物或室外空间为工作或生活环境照明，普通照明光源已经足够了。这类环境照明包括住宅照明、商业和工业照明、路灯以及汽车前灯。高强度放电氙灯是第一种用于汽车前照灯的高强度放电灯，其于20世纪90年代推出。不过，这类灯的生产制造成本非常高，因此它们的使用一直限于高档汽车。由于最近高亮度LED灯的推出，未来这类高强度放电氙灯的使用将会迅速减少。因此，未来10年高亮度LED前灯的成长率将是最高的。

汽车照明系统设计者面临的最大障碍之一，是如何优化最新一代LED的所有特色和优势。既然LED一般需要一个准确和高效率的电流源，和一种为LED调光的方法，那么LED驱动器IC就必须设计为在种类繁多的工作条件下满足这些要求。此外，LED的电源解决方案必须是高效率、坚固及可靠的，同时还必须非常精小并具有高成本效益。

可以说，就驱动LED而言，要求最严苛的应用之一将是前照灯系统（由远光灯和近光灯、白天行车灯、雾灯以及方向灯组成），因为前照灯处于严苛的汽车电气环境中，同时还必须适应多种温度条件的变化。而且，前照灯必须能装进非常受限的空间中，成本结构也要有吸引力。

因应汽车前照灯的新型 LED 驱动器 IC

凌力尔特公司最近推出的 LT3791 是一款 4 开关同步升降压LED 驱动器和稳压器控制器，非常适用于驱动汽车前灯应用中的高亮度 LED。控制器用高于、低于或等于输出电压的输入电压工作。该元件具 4.5V 至 60V 的宽广输入电压范围和 0V 至 60V 的输出电压范围，同时还可以在工作模式之间无缝转换。此外，其独特的同步升降压架构可实现高达 98% 的工作效率，这可极大地减小因功耗产生热量而所必需之散热片的尺寸和重量。

图一 : LT3791 以高达 100W 的功率驱动一个 3A LED 数组

以接地为基准的电压回授针脚 (FB) 充当几种 LED 保护功能的输入，并使转换器能作为定电压源运行，参见图一。该元件还提供故障保护，以在出现 LED 开路或短路的情况下不被损坏，并发布故障报告，同时当发生故障时，计时器允许 LT3791 锁住或重启。该元件还采用了专有的电流模式和控制架构，并在降压和升压模式中采用了电流感测电阻。

高亮度 LED 在工业应用的例子

其他最终市场应用对大功率高亮度 LED 驱动器则具有独特的需求，在这类应用中，LED 电流必须高于 10A。这类应用包括 DLP 投影机、雷射器和建筑照明。不过，提供高于 10A 的电流可能带来设计上的问题，其中非常重要的问题是，最终产品本身的热量管理！为此，凌力尔特开发了独特的 LED 驱动器，以专门满足这类应用的设计需求。

LT3743 是一款降压同步 DC/DC 转换器，用来提供定电流，以驱动大电流 LED。该元件可提供高达 20A 的连续 LED 电流，或高达 40A 的脉冲 LED 电流。 LT3743 的独特设计实现了 3 态电流控制，这使该元件非常适用于 DLP 投影机所需的色彩混合应用。该元件还提供非常快 (

LT3743 具 5.5V 至 36V 的输入电压范围，因此非常适合工业、DLP 投影和建筑照明等应用领域。 LT3743 以标称 12V 输入提供高达 20A 的连续 LED 电流，从而可提供超过 80W 的功率。在脉冲式 LED 应用中，该元件可用 12V 输入提供高达 40A 的 LED 电流或 160W 峰值功率。高达 95% 的效率使得无需任何外部散热措施，而且大幅简化了热设计。

频率调节针脚让使用者能在 100kHz 至 1MHz 范围设定频率，如此设计者就可优化效率，并能最大限度地减少外部元件的尺寸。结合 4mm x 5mm QFN 或耐热加强型 TSSOP-28 封装，LT3743 提供了非常精小的大功率 LED 驱动器解决方案。参见图二，以了解20A LED 电流的典型应用原理图。

图二 : 提供 20A LED 电流的 LT3743 典型应用原理图

LT3743 提供 PWM 和 CTRL_SELECT 调光，在 3 种 LED 电流时，实现 3000:1 的调光能力，从而非常适用于 DLP 投影机中所需的色彩混合应用。类似地，LT3743 独特的架构使其能以不到 2us 的时间在两个稳定的 LED 电流值之间转换，从而可在 RGB 应用中提供更准确的色彩混合。 LT3743 保持 ±6% 的 LED 电流准确度，以确保 LED 提供最准确的光输出度。其他特点包括输出电压调节、LED 开路保护、过电流保护和热降额电路。

结语

毫无疑问的，高亮度 LED 能符合广泛的应用要求，因为与白炽灯相比，高亮度 LED 具固有的高功率效率和长工作寿命，所以很多设计者正在转向高亮度 LED。显然，就任何给定的应用而言，选择合适的 LED 以提供所需的光输出是设计者的责任。然而，可以大幅提升总体设计的 LED 驱动器 IC 常常被忽视。

幸运的是，凌力尔特等制造商很早前就认识到此需求，而且已经透过推出革命性的IC迎接此挑战，这些IC 兼具丰富的功能和性能特点，使系统设计师的选择工作变得更容易了。因此，无论最终应用来自汽车、工业或其他领域，都可望变得更好！

（本文作者为Linear凌力尔特电源产品部产品行销总监）