用LED替代低效率的MR16鹵素?zé)?/h1>
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時(shí)間：2012-03-12
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摘要：利用LED替代MR16MR16照明系統(tǒng)中采用LED的優(yōu)勢(shì)，文中給出的5W白光LED驅(qū)動(dòng)電路結(jié)合散熱器，能夠在MR16照明燈中替代10W的低效率( 5%)的白熾燈。推廣節(jié)能照明技術(shù)將大大節(jié)省電能，減少二氧化碳排放量，并減少新建發(fā)電廠的需求。
例如，美國(guó)能源部預(yù)計(jì)僅將嵌入式聚光燈替換成LED一項(xiàng)，每年就可節(jié)省81.2萬(wàn)億瓦時(shí)(TWh)的電能，相當(dāng)于670萬(wàn)個(gè)家庭的年用電量。綜上，僅此一項(xiàng)所節(jié)省的電能即可減少13個(gè)1000MW火電廠的建造2。
MR16低效率白熾燈有所改進(jìn)，但MR16鹵素?zé)羧杂性S多待改進(jìn)之處。
如今的LED技術(shù)為鹵素?zé)籼峁┝烁咝詢(xún)r(jià)比、MR16兼容的固態(tài)照明替代方案。例如，LedEngin?最新一代的5W (單芯片、4mm × 4mm封裝)和10W (四芯片、7mm × 7mm封裝)大功率LED在電流為1000mA、結(jié)溫(TJ)為+120°C時(shí)的典型光效為45lm/W。實(shí)際工作條件下，該指標(biāo)等效于155lm (1000mA、TJ = +120°C、5W封裝)和345lm (700mA、TJ = +120°C、10W封裝)的典型光通量。這些LED在相同亮度條件下比鹵素?zé)艄?jié)省了50%的功耗。
此外，典型鹵素?zé)舻氖褂脮r(shí)間在2000hrs以?xún)?nèi)，LedEngin預(yù)計(jì)其LED在長(zhǎng)期工作(100,000hrs、TJ = +120°C)后仍可保持相當(dāng)高(90%)的光照強(qiáng)度。LED較長(zhǎng)的使用壽命有效降低了產(chǎn)品有效期內(nèi)的燈泡更換率，從而降低維護(hù)和使用費(fèi)用。
MR16 LED的參考設(shè)計(jì)
在圖1所示MR16 LED參考設(shè)計(jì)中，Maxim選擇LedEngin的5W白光LED (WLED)，用于演示MAX16820的1000mA電流驅(qū)動(dòng)能力。表1和表2列出了詳細(xì)的MR16參考設(shè)計(jì)的元件和電氣參數(shù)，該參考設(shè)計(jì)采用大多數(shù)MR16應(yīng)用中的12VAC ±10%典型輸入電壓。
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圖1. 采用MAX16820 LED驅(qū)動(dòng)器構(gòu)建的5W MR16 LED燈驅(qū)動(dòng)電路，圖中LED為L(zhǎng)edEngin的5W WLED。
表1. 5W MR16 LED驅(qū)動(dòng)電路的元件列表 Designation Description D1–D4 Rectifier diodes
FBR130 C1, C2 100μF/25V tantalum capacitors or one
220μF/25V electrolytic capacitor C4 1μF/25V ceramic capacitor R1 0.2Ω ±1% sense resistor
IRC LRC-LR1206LF-01-R200-F C3 1μF/6.3V ceramic capacitor Q1 MOSFET
FDN359BN D5 Freewheeling diode
FBR130 U1 MAX16820 L1 39μH/1.2A buck inductor
Sumida CDRH6D38NP-390NC
表2. 5W MR16 LED燈驅(qū)動(dòng)電路的電氣參數(shù) VIN (min) 10.8VAC VIN (max) 13.2VAC VLED (min) 5V VLED (max) 3.1V ILED 1A ILED Tolerance ±15% Open-LED Protection Yes Shorted-LED Protection Yes
MAX16820是針對(duì)LED驅(qū)動(dòng)應(yīng)用，特別是基于LED的MR16設(shè)計(jì)而設(shè)計(jì)，是MR16 LED燈電路的理想選擇。MAX16820采用超小型、6引腳TDFN封裝，工作在4.5V至28V輸入電壓，能夠驅(qū)動(dòng)外部高性?xún)r(jià)比MOSFET，以提供寬范圍的LED電流驅(qū)動(dòng)能力。MAX16820工作在汽車(chē)級(jí)溫度范圍(–40°C至+125°C)，可安
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例如，美國(guó)能源部預(yù)計(jì)僅將嵌入式聚光燈替換成LED一項(xiàng)，每年就可節(jié)省81.2萬(wàn)億瓦時(shí)(TWh)的電能，相當(dāng)于670萬(wàn)個(gè)家庭的年用電量。綜上，僅此一項(xiàng)所節(jié)省的電能即可減少13個(gè)1000MW火電廠的建造2。
MR16低效率白熾燈有所改進(jìn)，但MR16鹵素?zé)羧杂性S多待改進(jìn)之處。
如今的LED技術(shù)為鹵素?zé)籼峁┝烁咝詢(xún)r(jià)比、MR16兼容的固態(tài)照明替代方案。例如，LedEngin?最新一代的5W (單芯片、4mm × 4mm封裝)和10W (四芯片、7mm × 7mm封裝)大功率LED在電流為1000mA、結(jié)溫(TJ)為+120°C時(shí)的典型光效為45lm/W。實(shí)際工作條件下，該指標(biāo)等效于155lm (1000mA、TJ = +120°C、5W封裝)和345lm (700mA、TJ = +120°C、10W封裝)的典型光通量。這些LED在相同亮度條件下比鹵素?zé)艄?jié)省了50%的功耗。
此外，典型鹵素?zé)舻氖褂脮r(shí)間在2000hrs以?xún)?nèi)，LedEngin預(yù)計(jì)其LED在長(zhǎng)期工作(100,000hrs、TJ = +120°C)后仍可保持相當(dāng)高(90%)的光照強(qiáng)度。LED較長(zhǎng)的使用壽命有效降低了產(chǎn)品有效期內(nèi)的燈泡更換率，從而降低維護(hù)和使用費(fèi)用。
MR16 LED的參考設(shè)計(jì)
在圖1所示MR16 LED參考設(shè)計(jì)中，Maxim選擇LedEngin的5W白光LED (WLED)，用于演示MAX16820的1000mA電流驅(qū)動(dòng)能力。表1和表2列出了詳細(xì)的MR16參考設(shè)計(jì)的元件和電氣參數(shù)，該參考設(shè)計(jì)采用大多數(shù)MR16應(yīng)用中的12VAC ±10%典型輸入電壓。圖1. 采用MAX16820 LED驅(qū)動(dòng)器構(gòu)建的5W MR16 LED燈驅(qū)動(dòng)電路，圖中LED為L(zhǎng)edEngin的5W WLED。
表1. 5W MR16 LED驅(qū)動(dòng)電路的元件列表
| Designation | Description |
| D1–D4 | Rectifier diodes FBR130 |
| C1, C2 | 100μF/25V tantalum capacitors or one 220μF/25V electrolytic capacitor |
| C4 | 1μF/25V ceramic capacitor |
| R1 | 0.2Ω ±1% sense resistor IRC LRC-LR1206LF-01-R200-F |
| C3 | 1μF/6.3V ceramic capacitor |
| Q1 | MOSFET FDN359BN |
| D5 | Freewheeling diode FBR130 |
| U1 | MAX16820 |
| L1 | 39μH/1.2A buck inductor Sumida CDRH6D38NP-390NC |
表2. 5W MR16 LED燈驅(qū)動(dòng)電路的電氣參數(shù)
| VIN (min) | 10.8VAC |
| VIN (max) | 13.2VAC |
| VLED (min) | 5V |
| VLED (max) | 3.1V |
| ILED | 1A |
| ILED Tolerance | ±15% |
| Open-LED Protection | Yes |
| Shorted-LED Protection | Yes |
MAX16820是針對(duì)LED驅(qū)動(dòng)應(yīng)用，特別是基于LED的MR16設(shè)計(jì)而設(shè)計(jì)，是MR16 LED燈電路的理想選擇。MAX16820采用超小型、6引腳TDFN封裝，工作在4.5V至28V輸入電壓，能夠驅(qū)動(dòng)外部高性?xún)r(jià)比MOSFET，以提供寬范圍的LED電流驅(qū)動(dòng)能力。MAX16820工作在汽車(chē)級(jí)溫度范圍(–40°C至+125°C)，可安
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