深度解析之如何构建智能化的LED灯具

    发光二极管一直以来都被当作低成本的指示灯用在各种电子产品上。目前，它们已经成为强大的光源，可用于室内照明、标识牌、显示屏和装饰照明应用。与白炽灯和荧光灯相比，由于产生相同亮度所消耗的能量要小得多，LED的地位正在日益攀升。能源是本世纪最为热门的话题之一，而且会很快成为世界各地设计人员需要考虑的最重要问题之一。
　　
　　对灯具制造商而言，使用LED具有诸多优势。不过，试图尽早赶上LED浪潮的厂商数量也不少，因此产品的差异化非常重要。另外，当能耗和人力成本成为设计需要考虑的主要问题时，大型照明设备也几乎需要“智能化”。让灯具具备与“母”控制器通信、监测自身状况、根据监测结果调整工作模式、在失效后能够进入安全状态的能力等都是对新一代LED灯具的期望。本文将探讨部分适合于LED灯具的“智能化”选择及其实现步骤。
　　
　　输入低电压闭锁：
　　
　　LED驱动系统的输入电压一般是直流电压。电源由离线的AC-DC转换器或者总线 。除了为LED驱动器供电，电源还用于为系统中的控制器供电（需先转换为适合控制器使用的5V或者3.3V电压）。控制器电源一般设计为当输入电压略高于要求的输出电压时，就开始工作。比如，5V的调节器会在输入电压达到6-7V时就开始工作。不过，这个电源的稳态可以是为由5-6个LED构成的LED串、每串电流为1A供电的24V电源。一旦控制器加电，控制器就会假定电源可用并开启LED驱动系统（假设其配置如此），随后LED驱动系统将试图进入正常工作状态。如果此时输入的电压只有10V，要求电源 的电流将远远大于稳态下的电流，系统将由于这种瞬发的电流突增而崩溃。这种超额电流需求也会超出线缆、连接器和输入电源其他组件的额定承受能力，可能导致系统永久损坏。
　　
　　为了避免发生这种情况，系统应具有“低压闭锁”功能。采用的硬件是电阻分压器，可以逐步把输入电压降低到控制器的输入可以承受的范围。输入在内部与比较器相连。控制器（固件）的动作应该设计为只有输入电压超过正常工作的阈值时，电源部分才会启用。另外，并非比较器一开启，电压系统就马上启动。固件应对比较器的输出进行轮询，检查这种状态是否一致（因为比较器是组合逻辑电路的组成部分），然后再启动电源系统。
　　
　　负载（LED）监测：
　　
　　这里的负载具有经过LED且受调整的恒定电流。虽然电流调整系统已经在监测负载，这里的目的是确保有合适的负载电流流过。LED易于损坏，特别是在开路或者短路发生的时候。导致这些类型故障的原因包括线缆松动、连接器松动、PCB组装问题，等等。通道出现短路会导致MOSFET损坏（起开关作用）。鉴于这些系统的功率，在出现故障的情况下，会导致大电流的出现，并释放大量热量。为了保护系统及其周边免受故障的不良影响，控制器应具备实时监控负载状况的能力。
　　
　　我们不妨考虑开路情况，其中供电流流经的路径不存在。如果让电流调整系统自行处理，它会让开关（MOSFET）一直开着，以试图让电流流往指定的地方。但这样不会解决问题。类似的，在出现电流不受控制地突增的短路情况下。反馈系统会试图关闭开关，但如果MOSFET已经损坏，它不会对这些控制信号做出响应，问题同样无法解决。

 

来源:电子工程网