在第一批設備商業化后，有限的顏色和有限的光輸出使LED成為指示燈的作用超過20年。然而，今天，單芯片LED的功耗超過50 W，因此LED正在進入大量新應用領域。本PTM文章將介紹戶外，室內，工業和便攜式消費類照明市場，并討論德州儀器（TI）為簡化這些領域的LED設計過程而提出的一些產品和工具。

圖1：應用實例。

由于最近政府在亞洲，歐洲和美洲的一般照明領域的立法和激勵措施，LED正在變得更加廣泛用于路燈以及其他戶外照明應用。這是因為與傳統的CFL和高壓或低壓鈉燈相比，它們具有出色的可靠性，效率，調光和堅固性。此外，它們不含傳統熒光和HID技術中的有害汞或鹵素氣體。 TI的LM340x系列降壓，升壓和降壓 - 升壓LED驅動器（如圖2所示）支持寬輸入電壓范圍，并經過全面優化，可滿足室外和路燈LED的需求。降壓調節器提供高達96％的效率，從而提高整個系統的穩健性和可靠性，而升壓調節器設計用于在一根串中支持大量LED，從而降低整體解決方案的成本。這些驅動器的持續導通時間架構意味著不需要環路補償，從而減少了所需的外部元件數量。這意味著用戶設計的設計時間更短，系統復雜度更低。

圖2：TI的LM340X系列降壓，升壓和降壓 - 升壓圖3中的方框圖顯示了一個典型的路燈結構，該結構由12，24或48 VDC輸入的兩個高亮度LED驅動。

圖3：路燈的基本架構。

LM3404板的標準電路也經過優化，可在24 V下運行，支持室外和通用照明要求。使用LM3404HV的第二個電路電壓為48 V. LM3404的DIM引腳是快速使能引腳，這意味著當它處于邏輯低電平且LED輸出電流關閉時，其余電路保持有效。這樣，當DIM引腳信號變為邏輯高電平時，LM3404可以非常快速地響應。結果是延遲時間tD最小化。

TI的LED驅動器得到參考設計和演示板的廣泛支持。 LM3402的演示電路設計用于驅動一串12個InGaN LED（Vf總電壓約為40 V），正向電流為360 mA，+ -3％，峰峰值紋波電流為40 mA或更低。輸入為48 V，+ -2％。開關頻率為200 kHz，+ -10％。

圖4：帶有參考設計鏈接的LM3402的演示電路。

如圖5所示，MR16燈經常用于代替緊湊型熒光燈，CFL或標準白熾燈泡，適用于住宅和零售照明等應用。它們非常適合需要低至中等強度定向照明的各種應用，包括嵌入式天花板燈，臺燈，景觀照明，軌道照明和零售展示照明。 MR16燈通常在12 V下工作，盡管它們也可用于其他電壓。鹵素MR16燈通常可以在交流或直流電壓下工作，LED器件需要直流電壓，因此如果要使用交流電，則需要在設備中使用某種形式的變壓器。

圖5：MR16基本架構。

通用降壓（降壓）解決方案具有大輸入電容。這樣大的輸入電容器在每個整流的AC線路周期中有效地變成短路，并且產生大量的浪涌電流以使其自身充電。這種浪涌電流在每個周期中消耗，這縮短了電子變壓器的工作壽命。通過減小所需輸入電容的大小并應用電感電流調節方案，使用TI TPS92560可以將浪涌電流設置為小于1.5 A.通過限制從電子變壓器汲取的浪涌電流量，不僅可以提高變壓器的使用壽命，還可以使電子變壓器并聯驅動多個MR-16 LED燈泡，而不是通常的1：1 （一個電子變壓器到一個MR-16燈泡）驅動限制。

圖6：電子變壓器的挑戰。

TPS92560是一款N-FET控制器，適用于電子變壓器驅動的LED照明應用，如MR-16或AR-111燈泡。它限制了流經電子變壓器的浪涌電流，并提供電子變壓器的兼容性。無論輸入源（低壓交流電源，直流電源或電子變壓器）如何，都可以通過添加恒定電流控制電路來保證一致的流明輸出。

工業照明包括辦公室和倉庫照明等應用，以及學校和醫院的照明。雖然諸如醫院，學校和體育設施之類的建筑物傾向于主要關注為相關任務提供適當的光量，但是倉庫和辦公室等建筑物通常更關心通過最大化照明系統的能量效率來節省資金。在這些區域中使用LED有助于實現這兩個目標，因為LED可以容易地調暗以提供所需的光，并且它們可以發出預期顏色的光而無需使用傳統照明方法所需的濾色器。 LM3421/23降壓 - 升壓/升壓支持高達75 V的寬輸入電壓范圍，可以串聯多達18個LED，從而降低總體成本。此外，由于MOSFET在LM3421/23上是外部的，因此該器件能夠驅動高達10 A的大負載。強大的故障保護和指示功能可進一步保護和延長LED的使用壽命。

圖7：LM3421/23低側恒流控制器。

TI TPS92510是一款集成MOSFET高電流降壓轉換器。它接受3.5 V至60 V的輸入電壓，并能夠提供高達1.5 A的連續輸出電流。簡單到僅使用無源元件構建，TPS92510具有PWM調光輸入，使數字調光控制變得容易。 TPS92510還通過在內部將TSENSE輸入電壓電平轉換為PWM調光信號來提供熱折返功能，以保護LED不會過熱。

圖8：手電筒和其他便攜式消費類應用。

例如，使用LM3405A的電路設計用于在四種不同的電流水平下驅動一個InGaN WLED循環：0，125 mA，250 mA和700 mA，峰峰值紋波電流為40 mA或更低。三節AA電池的輸入電壓為4.2 V至4.5 V;在700 mA電流下，Vo約為3.7 V;開關頻率為1.6 MHz（典型值）。如需全面了解該參考設計，請訪問ti.com上的LED參考設計庫。

圖9：手電筒參考設計。

為了幫助用戶更快地將LED設計推向市場，TI的LED驅動器得到了一系列LED設計工具的全面支持，包括WEBENCH LED Designer。 WEBENCH LED Designer是一個端到端的原型設計工具，有四個簡單的步驟：設計人員可以輸入參數，WEBENCH提供適當的解決方案。選擇部件后，WEBENCH LED Designer會創建設計并提供優化功能。您也可以使用WEBENCH LED Designer模擬器來微調設計。最后，通過Build It功能選擇的部件可以在一夜之間使用自定義原型套件。

WEBENCH LED Designer包含幾項新功能，使LED解決方案的選擇，設計優化和實施變得前所未有的簡單。如圖10所示，這些新增功能包括：LED選擇工具，圖表和圖形，可幫助人們看到參數的權衡，物料清單圖表，允許人們自定義元件選擇的占位面積，功耗，價格，性能，輸出電壓紋波，瞬態響應和環路穩定性以及定制設計報告供參考。

圖10：WEBENCH ? LED設計師。

其他資源也可通過TI網站獲得（如圖11所示），包括：合作伙伴頁面，TI設計，評估和演示板，以及更多用于進一步幫助設計人員完成LED設計的方法。

圖11：

最后，如圖12所示，可以使用在線E2E社區，專家將回答社區中提出的任何技術問題。

圖12：TI的工程師社區工程師。

總之，隨著LED在許多照明市場變得越來越普遍，設計合適的LED照明系統的需求已經增加增加。德州儀器（TI）開發了WEBENCH ? LED設計器，以幫助設計人員完成整個LED系統設計過程。 WEBENCH根據設計要求幫助選擇LED，為這些LED找到合適的LED驅動器，分析和優化系統設計，仿真和微調電路，以及構建和訂購用于評估的定制原型套件。利用TI提供的這些資源和其他資源，整個設計過程可以更快，更輕松，從而大大縮短產品上市時間。