半導體照明這一新興領(lǐng)域的出現,使同時(shí)專(zhuān)長(cháng)於電力電子學(xué)、光學(xué)和熱管理學(xué)(機械工程)這三個(gè)領(lǐng)域的工程師成為搶手人才。目前,在三個(gè)領(lǐng)域都富有經(jīng)驗的工程師并不很多,而這通常意味著(zhù)系統工程師或者整體產(chǎn)品工程師的背景要和這三大領(lǐng)域相關(guān),同時(shí)他們還需盡可能與其他領(lǐng)域的工程師協(xié)作。系統工程師常常會(huì )把自己原領(lǐng)域養成的習慣或積累的經(jīng)驗帶入設計工作中,這和一個(gè)主要研究數位系統的電子工程師轉去解決電源管理問(wèn)題時(shí)所遇到的情況相同:他們可能依靠單純的模擬,不在試驗臺上對電源做測試就直接在電路板上布線(xiàn),因為他們沒(méi)有認識到:開(kāi)關(guān)穩壓器需要仔細檢查電路板布局;另外,如果沒(méi)有經(jīng)過(guò)試驗臺測試,實(shí)際的工作情況很難與模擬一致。
在設計LED燈具的過(guò)程中,當系統架構工程師是位元電子電力專(zhuān)家,或者若電源設計被承包給一家工程公司時(shí),一些標準電源設計中常見(jiàn)的習慣就會(huì )出現在LED驅動(dòng)器設計中。一些習慣是很有用的,因為L(cháng)ED驅動(dòng)器在很多方面與傳統的恒壓源非常相似。兩類(lèi)電路都工作在較寬的輸入電壓范圍和較大的輸出功率下,另外這兩類(lèi)電路都面對連接到交流電源、直流穩壓電源軌還是電池上等不同連接方式所帶來(lái)的挑戰。電力電子工程師習慣於總想確保輸出電壓或電流的高精確度,對LED驅動(dòng)器而言并不是很好的習慣。諸如FPGA和DSP之類(lèi)的數位負載需要更低的核心電壓,而這又要求更嚴格的控制,以防止出現較高的誤碼率。因此,數位電源軌的公差通常會(huì )控制在±1%以?xún)然虮人鼈兊臉朔Q(chēng)值小,也可用其絕對數值表示,如0.99V至1.01V。在將傳統電源的設計習慣引入LED驅動(dòng)器設計領(lǐng)域時(shí),帶來(lái)的問(wèn)題就是:為了實(shí)現對輸出電流公差的嚴格控制,將浪費更多的電力并使用更昂貴的元件,或者二者兼而有之。
善用每一分預算
理想的電源是成本不高,效率能達到100%,并且不占用空間。電力電子工程師習慣了從客戶(hù)那里聽(tīng)取意見(jiàn),他們也會(huì )盡最大力量去滿(mǎn)足那些要求,力圖在最小的空間和預算范圍內進(jìn)行系統設計。在進(jìn)行LED驅動(dòng)器設計時(shí)也不例外,事實(shí)上它面對更大的預算壓力,因為傳統的照明技術(shù)已經(jīng)完全實(shí)現了商品化,其價(jià)格已經(jīng)非常低廉。所以,花好預算下的每一分錢(qián)都非常重要,這也是一些電力電子設計師工程師被老習慣‘引入歧途’的地方。要將LED電流的精確度控制到與數位負載的供電電壓的精度相同,則會(huì )既浪費電,又浪費錢(qián)。100mA到1A是當前大多數產(chǎn)品的電流范圍,特別是目前350mA(或者更確切地說(shuō),光電半導體結的電流密度為350mA/mm2)是熱管理和照明效率間常采納的折衷方案?刂芁ED驅動(dòng)器的積體電路是矽基的,所以在1.25V的范圍內有一個(gè)典型的帶隙。要在1.25V處達到1%的容差,亦即需要±12.5mV的電壓范圍。這并不難實(shí)現,能達到這種容差或更好容差范圍的低價(jià)電壓參考電路或電源控制IC種類(lèi)繁多,價(jià)格低廉。當控制輸出電壓時(shí),可在極低功率下使用高精度電阻來(lái)回饋輸出電壓。為控制輸出電流,需要對回饋方式做出一些調整.