如果说非得对2012年LED行业重大事件做出盘点的话，雷士照明至少会占据重要两席。首先是去年5月吴长江出走引发的内斗风波，令雷士上下身心俱疲；其次则是年底德豪润达斥资16.5亿元收购雷士20.04%的股权，与雷士合演了一出“巨头联姻”的好戏。
对于德豪润达与雷士的联姻，业内人士多表示看好。雷士在传统照明领域拥有成熟的品牌和完善的行销管道，作为国内照明业界翘楚不虚。然而，在新兴的LED照明领域，前期雷士继续沿革其OEM发展模式，技术沉淀有限，特别是上游芯片领域可谓完全空白。核心技术的缺失，导致雷士未来竞争力堪忧，此番联姻正好为雷士发展铺就了“芯”光大道。
而德豪润达在过去3年内，斥资90亿元，完成了从LED外延片到芯片，从封装到应用（灯具、显示幕）的完整的产业链布局。因此，如何将产品与技术转化为商业利润，继而打造LED全球品牌，成为德豪润达需要思考的首要问题。此番通过入股雷士，利用雷士业已成熟的品牌及完善的行销管道，德豪润达有可能轻松打开抢占LED照明市场的关键通路。
吴长江对外声称，与德豪润达的合作，为行业整合建立了标杆，将带领着行业由前期的散乱发展逐渐趋于规范。此番联姻，亦标志著LED行业洗牌下的整合浪潮已暗流涌动。
上游：横向整合快速扩张
2010年，上游芯片短缺的状况从年初持续到年尾，令芯片厂商赚得盆满钵满，一场围绕上游芯片的疯狂投资就此展开。然而2011年年初，芯片产能过剩警报已然拉响。
芯片光电董事长李秉杰认为，大陆对LED产业的补助行将结束，2015年大陆芯片企业可能将仅存5家。2013年底凡MOCVD数量在10台以下的芯片企业将消失。据了解，大陆拥有芯片企业60余家，这意味着将有超过3/4的企业会被淘汰。
大企业希望通过兼并购扩张实力，巩固自己的龙头地位，中小企业则希望被并购得以保存，这在台厂晶电的系列并购中尤为明显。
去年8月9日，晶电与广稼举办说明会，广稼与晶电通过股份转换，成为晶电的子公司。广稼普通股4.85股换发晶电1股，交易金额40亿新台币。晶电尤永生表示，广稼目前的产能规模，晶电至少投资80亿新台币才能达到，因此对晶电来说是划算交易。此前，晶电就并购了国联光电、元砷光电和连勇光电，成为晶电称霸芯片领域的筹码。
广稼戴子翔则表示，广稼纳入晶电后，可利用晶电现有的技术及销售平台，利用为晶电代工来扭转广稼亏损的局面。同时，晶电不再受转投资之累，可以全面提升经营业绩。
同年11月，三安光电发布公告，旗下全资子公司厦门三安光电科技，拟使用自筹资金5.06亿元（人民币）认购台湾璨圆光电1.2亿股私募普通股，每股价格约为19.6元新台币。本次方案实施后，三安光电将持有璨圆光电19.9%的股份，成为璨圆光电最大股东。
外界看来，三安光电作为目前国内LED外延片及芯片龙头，产能规模庞大，仅次于台湾晶电，产品集中在中低端LED芯片市场。璨圆是台湾第二大芯片厂商，主要市场集中在台湾本土和韩国等亚洲市场，在高端芯片市场拥有较好客户基础，两者结合可优势互补。
璨圆光电董事长简奉任表示，璨圆光电产能太小，成本控制能力弱，而三安光电产能规模大，成本报价低。与三安光电合作，璨圆除了可以降低成本，还可以利用三安光电抢占大陆芯片市场。
对三安来说，随着中低端芯片市场的日益饱和，毛利率大幅下滑，三安开始在高端LED芯片产品研发上发力。同时，三安光电的市场主要局限在国内，急需打破专利壁垒进军海外市场。璨圆光电在LED芯片技术上拥有200多项专利，正是三安光电的理想合作伙伴。
业内人士透露，上游芯片企业间整合并购的主要动力在于扩大产能和市场，获得新技术及拥有对方专利。因此，他们选择的并购物件都是具有技术，专利或是市场优势的企业。
中下游：纵向整合抢占市场
自2012年开始，LED芯片及封装产能的过剩，令整个行业身心俱疲。导致行业关注的焦点开始向更具市场潜力的下游照明应用领域倾斜，LED照明成为新1轮的投资热点。
2012年上半年，中国LED室内照明市场整体规模呈现大幅增长，同比增幅接近36%。同时，新增LED室内照明企业数量近1000家。预计2012年全年，中国LED室内照明市场规模有望突破250亿元，同比增速超过40%。
去年年初，国内知名LED封装企业瑞丰光电与雷士照明签署合作协定，欲联手成立合资公司从事照明用LED封装产品研发及制造，该公司LED器件主要供应给雷士照明。
瑞丰光电选择与管道制胜的雷士照明合作，看重的正是雷士丰富的市场管道资源，为瑞丰光电进军下游LED照明应用打开出海口。然而，该项目随着吴长江的出走无疾而终。
而后，雷士选择与德豪润达联姻，则更具代表性。德豪润达号称在LED领域具有完整的产业链，然而据了解，德豪润达去年在LED领域营收不足4亿元，其中2.5亿元来自之前并购的锐拓显示，除去芯片及封装方面的营收，德豪润达的LED照明营收不足5千万。
雷士有成熟管道和品牌影响，然而以OEM为主的雷士上中游领域尚属空白。之前有业内人断言，未来LED照明十强不会出现雷士影子，因此雷士此举看似偶然，更是必然。
而对处于转型十字路口的传统照明企业来说，并购成其快速介入LED领域重要方式。
去年5月，百分百照明斥资4000万元收购某家俱有英资背景的LED照明企业。在此之前，阳光照明以1350万元的价格拿下杭州汉光照明50%的股权。又以123.76万元的代价持有日本LIREN公司30%的股权，获得了LIREN公司在LED照明领域先进技术。
并购易 整合难
当前，行业正处于后洗牌时代，倒闭潮时有发生，包括愿景光电、浩博光电、大眼界光电等知名企业，已成为行业“先烈”。要发展，前提条件是要求得生存。只要是希望发展LED照明的企业都希望用并购整合的方式来弥补自己在LED产品、品牌与管道方面的不足。
由于隶属于不同的创业者，前期两家公司在管理、文化、价值观念等方面都存在明显的差异。因此，业内人士认为，虽然并购产生的交易可以立竿见影，然而，要产生预期的效益还在于后期的磨合。因此，企业对于整合的效果并不能追求马到功成，只能是循序渐进。
正如德豪润达与雷士的联姻，在外界看来，两家企业虽然同属上市企业，实力雄厚。然而，两家企业之前在LED领域表现并不尽人意，甚至有人调侃两家结合是“弱弱结合”。
对于雷士来说，如何依讬德豪润达上中游产业链优势快速降低成本，为自己终端行销网络提供高性价比的产品，然而这对产品集中中低端的德豪润达来说有点困难；而对于德豪润达来说，希望利用雷士成熟品牌及管道，打破自身90亿元投资，销售额仅4亿元的尴尬局面。然而，刚刚结束内斗风波的雷士，想要完全恢复其管道方面的优势还需要假以时日。
然而，不管是上游的横向整合，还是中下游的纵向整合，并购双方首先得明确自己的意图和目标，专利？人才？市场？然后再照着预期的目标同心协力，才能走得更好更远。
本文导航
- 第 1 页：国内LED行业现状：并购易，整合难
- 第 2 页：我国半导体产业规模年增长超过35%
从电感的计算公式可以看出这两者之间的差异性，而将荧光体设于光线放射密度较高的区域，将在新兴的照明市场上有一番作为。”一照明行业人士如是表示。
当下，这种情况不仅影响灯泡的工作，看似风光的产业，主要争论是传统白炽灯与荧光灯的使用寿命，
LED 的高可靠性（使用 寿命超过 50，000 个小时）、较高的效率（》120 流明/瓦）以及近乎瞬时的响应能力使其成为极具吸引力的光源。与白炽灯泡 200mS 的响应时间相比，LED 会在短短 5nS 响应时间内发光。因此，目前它们已在汽车行业的刹车灯中得到广泛采用。
驱动 LED
驱动 LED 并非没有挑战。可调的亮度需要用恒定电流来驱动 LED，并且无论输入电压如何都必须要保持该电流的恒定。这与仅仅将白炽灯泡连接到电池来为其供电相比更具有挑战性。
LED 具有类似于二极管的正向 V-I 特性。在低于 LED 开启阈值（白光 LED 的开启电压阈值大约为 3.5V）时，通经该 LED 的电流非 常小。在高于该阈值时，电流会以正向电压形式成指数倍递增。这就允许将 LED 定型为带有一个串联电阻的电压源，其中带有一则 警示说明：本模型仅在单一的工作 DC 电流下才有效。如果 LED 中的 DC 电流发生改变，那么该模型的电阻也应随即改变，以反映新 的工作电流。在大的正向电流下，LED 中的功率耗散会使设备发热，此举将改变正向压降和动态阻抗。在确定 LED 阻抗时充分考虑散热环境是非常重要的。
当通过降压稳压器驱动 LED 时，LED 常常会根据所选的输出滤波器排列来传导电感的 AC 纹波电流和 DC 电流。这不仅会提高 LED 中电流的 RMS 振幅，而且还会增大其功耗。这样就可提高结温并对 LED 的使用寿命产生重要影响。如果我们设定一个 70%的光输出限制作为 LED 的使用寿命，那么 LED 的寿命就会从 74 摄氏度度下的 15，000 小时延长到 63 摄氏度度下的 40，000 小时。LED 的功率损耗由 LED 电阻乘以 RMS 电流的平方再加上平均电流乘以正向压降来确定。由于结温可通过平均功耗来确定，因此即使是 较大的纹波电流对功耗产生的影响也不大。例如，在降压转换器中，等于 DC 输出电流 （Ipk-pk = Iout） 的峰至峰纹波电流会增加不超 过 10% 的总功率损耗。如果远远超过上面的损耗水平，那么就需要降低来自电源的 AC 纹波电流以便使结温和工作寿命保持不变。 一条非常有用的经验法则是结温每降低 10 摄氏度，半导体寿命就会提高两倍。实际上，由于电感器的抑制作用，因此大多数设计就 趋向于更低的纹波电流。此外，LED 中的峰值电流不应超过厂商所规定的最大安全工作电流额定值。
LED驱动电源的拓扑结构选择分析
采用AC-DC电源的LED照明应用中，电源转换的构建模块包括二极管、开关（FET）、电感及电容及电阻等分立元件用于执行各自功能，而脉宽调制（PWM）稳压器用于控制电源转换。电路中通常加入了变压器的隔离型AC-DC电源转换包含反激、正激及半桥等拓扑结构，参见图3，其中反激拓扑结构是功率小于30 W的中低功率应用的标准选择，而半桥结构则最适合于提供更高能效/功率密度。就隔离结构中的变压器而言，其尺寸的大小与开关频率有关，且多数隔离型LED驱动器基本上采用“电子”变压器。
图1：LLC半桥谐振拓扑结构
采用DC-DC电源的LED照明应用中，可以采用的LED驱动方式有电阻型、线性稳压器及开关稳压器等，基本的应用示意图参见图4。电阻型驱动方式中，调整与LED串联的电流检测电阻即可控制LED的正向电流，这种驱动方式易于设计、成本低，且没有电磁兼容（EMC）问题，劣势是依赖于电压、需要筛选（binning） LED，且能效较低。线性稳压器同样易于设计且没有EMC问题，还支持电流稳流及过流保护（fold back），且提供外部电流设定点，不足在于功率耗散问题，及输入电压要始终高于正向电压，且能效不高。开关稳压器通过PWM控制模块不断控制开关（FET）的开和关，进而控制电流的流动。
图2：常见的DC-DC LED驱动方式
开关稳压器具有更高的能效，与电压无关，且能控制亮度，不足则是成本相对较高，复杂度也更高，且存在电磁干扰（EMI）问题。LED DC-DC开关稳压器常见的拓扑结构包括降压（Buck）、升压（Boost）、降压-升压（Buck-Boost）或单端初级电感转换器（SEPIC）等不同类型。其中，所有工作条件下最低输入电压都大于LED串最大电压时采用降压结构，如采用24 Vdc驱动6颗串联的LED；与之相反，所有工作条件下最大输入电压都小于最低输出电压时采用升压结构，如采用12 Vdc驱动6颗串联的LED；而输入电压与输出电压范围有交迭时可以采用降压-升压或SEPIC结构，如采用12 Vdc或12 Vac驱动4颗串联的LED，但这种结构的成本及能效最不理想。
采用交流电源直接驱动LED的方式近年来也获得了一定的发展，其应用示意图参见图5。这种结构中，LED串以相反方向排列，工作在半周期，且LED在线路电压大于正向电压时才导通。这种结构具有其优势，如避免AC-DC转换所带来的功率损耗等。但是，这种结构中LED在低频开关，故人眼可能会察觉到闪烁现象。此外，在这种设计中还需要加入LED保护措施，使其免受线路浪涌或瞬态的影响。
图3：直接采用交流驱动LED的示意图
本文导航
- 第 1 页：如何选择LED驱动电源的拓扑结构
- 第 2 页：LED拓扑选择示例分析
推动高能效创新的安森美半导体将参加3月19日至21日在上海新国际博览中心举办的慕尼黑上海电子展（Electronica China 2013），展示针对汽车、家电、液晶电视及LED照明的创新、高能效解决方案及产品演示。安森美半导体的展台位于E1馆1302号。
安森美半导体将展示的汽车产品及方案包括：为汽车信息娱乐系统提供完美音响效果的LC75056音频DSP方案、信息娱乐系统电源方案如NCV4770x、车门模块方案、汽车发动机管理系统方案如NCV7513、用于汽车电机控制的STK984-091A三相无刷直流（BLDC）电机驱动器方案、汽车空调（HVAC）方案如NCV8402、汽车照明方案（如自适应前照灯系统（AFS）NCV78663、LED尾灯NCV7680及氛围灯等），以及用于汽车应用的传应器、微封装MOSFET、小信号分立器件、时钟及保护产品等。
至于展示的家电产品及方案将包括：可用于洗衣机、电冰箱等应用的LC717A00电容式触摸传感器方案，用于电磁炉加热应用的1，200 V电压、15至40 A电流NGTB20N120IHLWG IGBT，用于洗衣机的NCP1075高压开关稳压器方案、用于白家电风扇电机及泵的三相电机驱动器LV8136/8139 及三相变频器STK5C4系列方案，以及用于洗衣机和空调等应用的3相变频器智能功率模块（IPM）方案。
安森美半导体将展示的液晶电视方案包括用于采用创新的电流控制频率反走（CCFF）技术、在完整负载范围（包括轻载）内提供优异能效的NCP1611/2高能效增强型PFC控制器方案。
本文导航
- 第 1 页：安森美半导体将在今年慕尼黑电子展上展示LED照明创新方案
- 第 2 页：方案的相关视频介绍
虽然大功率LED现在还不能大规模取代传统的照明灯具，但它们在室内外装饰、特种照明方面有着越来越广泛的应用，因此掌握大功率LED恒流驱动器的设计技术，对于开拓大功率LED的新应用至关重要。LED按照功率和发光亮度可以划分为大功率LED、高亮度LED及普通LED。一般来说，大功率LED的功率至少在1W以上，目前比较常见的有1W、3W、5W、8W和10W。已大批量应用的有1W和3W LED，而5W、8W和10W LED的应用相对较少。预计大功率LED灯会在2010年上海世博会上大量应用，因此电子和照明行业都非常关注LED照明新技术的发展应用。
恒流驱动和提高LED的光学效率是LED 应用设计的两个关键问题，本文首先介绍大功率LED的应用及其恒流驱动方案的选择指南，然后以美国国家半导体（NS）的产品为例，重点讨论如何巧妙应用LED恒流驱动电路的采样电阻提高大功率LED的效率，并给出大功率LED驱动器设计与散热设计的注意事项。
驱动芯片的选择
LED驱动只占LED照明系统成本的很小部分，但它关系到整个系统性能的可靠性。目前，美国国家半导体公司的LED驱动方案主要定位在中高端LED照明和灯饰等市场。灯饰分为室内和室外两种，由于室内LED灯所应用的电源环境有AC/DC和DC/DC转换器两种方式，所以驱动芯片的选择也要从这两方面考虑。
图1：可变电流和可变电压基本电路
1. AC/DC转换器
AC/DC分为220V交流输入和12V交流输入。12V交流电是酒店中广泛应用的卤素灯的电源，现有的LED可以在保留现有交流12V的条件下进行设计。针对替代卤素灯的设计，美国国家半导体LM2734的主要优势是体积小、可靠性高、输出电流高达1A，恰好适合卤素灯灯口直径小的特点。
取代卤素灯之后，LED灯一般做成1W或3W。LED灯与卤素灯相比有两大优势：（1）光源比较集中，1W照明所获得的亮度等同于十几瓦卤素灯的亮度，因此比较省电；（2） LED灯的寿命比卤素灯长。
LED灯的主要弱点是灯光的射角太窄，成本相对较高。但从长远来看，由于LED灯的寿命较长，所以还是具有非常大的成本优势。220V AC/DC转换器（例如LM5021）主要锁定舞台灯和路灯市场。
图2：RFB计算
2. DC/DC转换器
目前，LED手电筒占据了DC/DC转换器的绝大部分需求量。手电筒采用的LED功率基本上是1W，供电方式包括锂电池和镍锌电池、碱性电池等。3W 手电筒的应用一直还存在一些难点，因为3W LED灯本身需要散热，散热装置的体积大，从而在一定程度上削弱了LED灯体积小的优势。此外，由于3W LED灯的电流高达700mA，一次充电后的电池使用时间缩短。尽管如此，对于上述应用国家半导体提供LM3475、LM2623A和LM3485等方案。
矿灯也是LED灯的主要应用领域之一，它属于特种照明行业，需要专业的认证标准，中国对LED在矿灯领域的应用一直都很重视。目前，LED设计行业存在对特种行业的需求认识不足的问题，设计中常采用一些不切实际的、新奇的设计方案。例如，将LED灯和电池一起嵌入头盔，却没有考虑到矿灯特殊使用环境的各种需求，这可能是造成LED在矿灯市场的应用一直没有打开局面的重要原因。
对于矿灯LED应用，美国国家半导体提供了丰富的DC/DC稳压器产品，包括LM3485、LM3478和LM5010。已经用户采用一颗1W的LED灯，周围再放6颗普通的高亮度LED灯，构成一种具有特殊闪烁功能的矿灯。
总而言之，LED灯在灯饰和特种照明行业有着广泛的发展前景，国家半导体为此提供完整的新型LED驱动解决方案
图3：基于LM2734的恒流驱动电路
本文导航
- 第 1 页：浅谈大功率LED恒流驱动电路的设计分析
- 第 2 页：高效的恒流驱动电路
影响LED照明灯具寿命的因素很多，除了最常见的散热不良之外， 根据应用上的经验造成LED死灯或光衰，变色的原因还有因制造过程中化学物质的污染而造成：
对于下游的应用端， 除了适当的散热解决之外， 另外在灯具组装的制程中， 或制作工艺的化学添加物皆须避免所谓化学物质不兼容， LED 照明灯具中不兼容的挥发性有机化合物， 可以很快损害任何制造商的LED。 这种化学物质不兼容往往是一个局部现象， 发生在升高的温度下， 且在具有很少或没有空气流动的密封灯具中。
经过LED封装厂的测试发现一些已知很容易影响LED正常功能的化学品， 用户端最好是建立一个完善的化学不兼容的测试评估体系。 有了适当的预防措施， 设计和测试， 影响可以被最小化或直至杜绝。 化学不兼容性的不良影响最为明显的是蓝光、深蓝光和白光LED， 很少有观察到红光或绿光LED。
设计者应该充分考虑最大限度地减少化学物质之间的影响（主要是LED 的一次光学透镜Molding 胶与在电子组装和灯具中用到的各种化学品）， 因这些物品搭配在一起可能会损害LED 的光输出效率， 甚至会使LED 发生永久性失效现象（如死灯、变色、暗光等等）。 因为化学不兼容性和过高的LED 封装温度致使LED 失效的结果是一样的：即光通量衰减、色温漂移。
LED可以与哪些化学品， 一起使用， 哪些类型的灌封胶？ 能不能灌胶？ 灌胶对LED有什么影响？
在化学品影响LED的案例：
⑴对不良样品LED透镜进行EDS分析结果如下图：
⑵对不良样品LED Silicone 进行EDS因素分析结果有Na和Cl等异常元素出现如下表：
核查这个电路板，结果发现存在潜在的化学污染物，即有一个粘接透镜的涂层出现在LED 元件附近（如上述透镜）， LED 与这个粘接涂层发生了不利于LED 的化学作用。 这种化学物质与LED封装本体不兼容， 以致LED 出现了永久性失效现象。 因此了解和防止这些LED 与灯具中用到的化学品的不兼容性是极其重要的。
有机硅胶（Silicone， 硅）是各种大功率LED 上使用的有机硅材料，如Cree XPE 的LED。 经均匀混合后注入模具中，在一定的温度条件下固化一段时间就成型了。 在固化过程中，硅氧烷不会形成任何固定的形状或结构， 相反， 它们固化成不同长度和形状各异的随机形状。这样就产生了轻微凝胶状和具有弹性的有机硅。 也就是说，这些有机硅材料充满小孔， 因此有机硅具有透气性和透湿性。 灯泡，或其它固态照明灯具产品中经常使用的灌封化合物材料， 如灌封胶、皮圈、垫片，在组装或加工过程中， 在升高的温度影响下， 这些挥发性有机化物材料就会挥发出气体。
挥发性气体的渗透和可靠性变化过程：
在密闭的环境中（如下面的二次光学或夹具盖）， 任何类型的挥发性有机化合物将环绕并扩散到具有多孔质的机硅封装的LED 中。 在硅胶内部的挥发性有机化合物会占据相互交织的硅氧烷链内的空隙中。 伴随着热和LED 发射的高能光子， 挥发性化合物会变色并阻挡LED 发射的光。 这种变色通常发生在LED 芯片正上方的表面， 因为这是温度和磁通密度最高的位置。
下图表示的是挥发性有机化合物在硅占据的空隙中， 随着热和光子能量的作用， 结果挥发性有机化合物发生变色现象：
有机硅链
可靠性失效现象的一般规律：
（1）伴随着发光颜色的变化和光通量的衰减， 甚至死灯；
（2）根据不同挥发性有机化合物的性质（例如， 分子的大小或其对热的敏感性）， 这种可靠性失效现象会发生在几个小时内或几个星期不等。
（3）发生这种可靠性失效现象的LED产品一般都是蓝光LED或采用蓝光芯片与荧光粉封装的白光LED。
（4）红光、琥珀光或绿光LED很少或几乎不会发生， 因为这些颜色的光是低能量的波长， 因此需要更长的时间才会有反应。
灌封胶对LED的不良影响：
如上面的图示所述， LED芯片上方封装胶的变色是由于一个挥发性有机化合物释放出颜色暗淡的气体， 并从外部扩散到有机硅氧烷封装的LED器件内部。
在大多数情况下，这些渗透到有机硅封装胶分子的空隙中的挥发物， 不会损坏聚硅氧烷本身的功能。 在此种情况下， 如果去除上述已变色的LED 上面的的光和密封盖， 并且继续进行老化， 这样扩散到LED 内部的气体将又挥发出来， 并有可能恢复原来状态， 这就是为什么很多不是在密封的环境下试验的LED 很少或几乎不会发生类似变色现象。
然而， 作为灯具设计者要特别注意的是， 有相当一部分挥发性有机化合物（不光是挥发出有颜色的，大多是挥发出无色的气体）， 可以破坏封装胶， 使其膨胀和开裂， 使LED 不能承受的， 由于封装胶的膨胀和开裂会扯断封装内部金线， 从而造成闪烁、 死灯等不良现象。
本文导航
- 第 1 页：浅谈LED灯具寿命的影响因素
- 第 2 页：化学品选择注意事项
虽然大功率LED现在还不能大规模取代传统的照明灯具，但它们在室内外装饰、特种照明方面有着越来越广泛的应用，因此掌握大功率LED恒流驱动器的设计技术，对于开拓大功率LED的新应用至关重要。LED按照功率和发光亮度可以划分为大功率LED、高亮度LED及普通LED。一般来说，大功率LED的功率至少在1W以上，目前比较常见的有1W、3W、5W、8W和10W。已大批量应用的有1W和3W LED，而5W、8W和10W LED的应用相对较少。预计大功率LED灯会在2010年上海世博会上大量应用，因此电子和照明行业都非常关注LED照明新技术的发展应用。
恒流驱动和提高LED的光学效率是LED 应用设计的两个关键问题，本文首先介绍大功率LED的应用及其恒流驱动方案的选择指南，然后以美国国家半导体（NS）的产品为例，重点讨论如何巧妙应用LED恒流驱动电路的采样电阻提高大功率LED的效率，并给出大功率LED驱动器设计与散热设计的注意事项。
驱动芯片的选择
LED驱动只占LED照明系统成本的很小部分，但它关系到整个系统性能的可靠性。目前，美国国家半导体公司的LED驱动方案主要定位在中高端LED照明和灯饰等市场。灯饰分为室内和室外两种，由于室内LED灯所应用的电源环境有AC/DC和DC/DC转换器两种方式，所以驱动芯片的选择也要从这两方面考虑。
图1：可变电流和可变电压基本电路
1. AC/DC转换器
AC/DC分为220V交流输入和12V交流输入。12V交流电是酒店中广泛应用的卤素灯的电源，现有的LED可以在保留现有交流12V的条件下进行设计。针对替代卤素灯的设计，美国国家半导体LM2734的主要优势是体积小、可靠性高、输出电流高达1A，恰好适合卤素灯灯口直径小的特点。
取代卤素灯之后，LED灯一般做成1W或3W。LED灯与卤素灯相比有两大优势：（1）光源比较集中，1W照明所获得的亮度等同于十几瓦卤素灯的亮度，因此比较省电；（2） LED灯的寿命比卤素灯长。
LED灯的主要弱点是灯光的射角太窄，成本相对较高。但从长远来看，由于LED灯的寿命较长，所以还是具有非常大的成本优势。220V AC/DC转换器（例如LM5021）主要锁定舞台灯和路灯市场。
图2：RFB计算
2. DC/DC转换器
目前，LED手电筒占据了DC/DC转换器的绝大部分需求量。手电筒采用的LED功率基本上是1W，供电方式包括锂电池和镍锌电池、碱性电池等。3W 手电筒的应用一直还存在一些难点，因为3W LED灯本身需要散热，散热装置的体积大，从而在一定程度上削弱了LED灯体积小的优势。此外，由于3W LED灯的电流高达700mA，一次充电后的电池使用时间缩短。尽管如此，对于上述应用国家半导体提供LM3475、LM2623A和LM3485等方案。
矿灯也是LED灯的主要应用领域之一，它属于特种照明行业，需要专业的认证标准，中国对LED在矿灯领域的应用一直都很重视。目前，LED设计行业存在对特种行业的需求认识不足的问题，设计中常采用一些不切实际的、新奇的设计方案。例如，将LED灯和电池一起嵌入头盔，却没有考虑到矿灯特殊使用环境的各种需求，这可能是造成LED在矿灯市场的应用一直没有打开局面的重要原因。
对于矿灯LED应用，美国国家半导体提供了丰富的DC/DC稳压器产品，包括LM3485、LM3478和LM5010。已经用户采用一颗1W的LED灯，周围再放6颗普通的高亮度LED灯，构成一种具有特殊闪烁功能的矿灯。
总而言之，LED灯在灯饰和特种照明行业有着广泛的发展前景，国家半导体为此提供完整的新型LED驱动解决方案
图3：基于LM2734的恒流驱动电路
本文导航
- 第 1 页：浅谈大功率LED恒流驱动电路的设计分析
- 第 2 页：高效的恒流驱动电路
为了实现这些LED刹车灯的性能和工作寿命的最大化，
随着能源危机的到来，高效的照明技术得到人们广泛的关注。发光二极管LED（Light Emitting Ddiode）是利用半导体PN结或类似结构把电能转换成光能的器件，以其高效率、低功耗、低电压驱动、使用寿命长等优点，已在众多应用领域中得到普遍的应用，如各类消费电子产品——手机、PDA、液晶电视的背光光源等。高亮度LED是传统白炽灯的一种理想替代方案，因为前者的寿命和效率都比后者高得多，且不同于紧凑型荧光灯泡，这些LED能够在低温下工作。为提高LED照明电路的使用性能和适用范围，本文将介绍一种具成本优势的高亮度白光LED（HBLED）调光方法。
对于HBLD而言，在高照度工作条件下导通电压高达3～5 V，工作电流可达0.15～3 A。LED的发光亮度与流过LED正向电流的大小基本上成正比关系，所以LED应用的关键技术之一是提供与其特性相适应的电源或驱动电路。高亮度LED有两种基本的调光方法。第一种是PWM（脉冲宽度调制）调光方法，即在大于200 Hz的某些频率下以0％～100％的不同占空比来导通和关断LED。导通期间LED满电流工作，而关断期间LED上没有电流流过，可以保证色彩的一致性。第二种方法是控制流经LED串的电流量，这可能导致LED串的电压下降，并造成轻微的色差。不过如果观察调光器打开情况下工作的白炽灯，也会看到明显的色彩变化。
高亮度白光二极管一般采用恒流电源驱动。因为随着LED逐渐变热，其电压降将减小，而且若LED串由恒压电源供电的话，电源往往会持续提供过多的电流，使输出电压增大，直到电源达到电流限值或LED失效。脉宽调制方式是用较高的频率开关LED，开关频率超出人一般能够察觉的范围，给人一种LED总亮的假象，现在普遍采用脉宽调制方式调节LED的亮度，在某些应用中，调光比可达5 000：1，常用的LED驱动有降压型（Buck）、升压型（Boost）、升降压型（Buck～Boost）等3种。LM3402是一款由可控电流源衍生的降压型稳压器，输入电压范围涵盖整个汽车应用领域，内置MOS管最多可以驱动5颗LED，性价比高，且接受领域较广、线路简洁实用，是众多LED驱动IC中间的佼佼者。
1、系统结构
1.1 总体结构
由于单个HBLED的发光效率不能完全满足亮度要求，因此，需要用多个LED组成阵列，1个LM3402对5个高亮度发光二极管组成的串（HBLE-Ds）进行恒流驱动，接受1个微处理器P89LPC932的PWM脉宽调节控制，可实现无级调节，流过每个HBLEDs的电流约为120～350 mA。
1.2 人机界面
操作面板上有3个按钮（关闭、调亮和调暗按钮）和4个普通发光二极管指示灯。按下关闭按钮，将熄灭高亮度发光二极管串HBLEDs，再次按下此按钮，则可以回到原亮度显示状态，掉电或重启也可回到设定亮度状态；调亮和调暗按钮用于改变HBLEDs的亮度，对应4个指示灯，其中每个指示灯有亮暗2级指示，这样可以指示8挡亮度。
1.3 驱动电路
驱动电路是整个LED调光电路的核心，主要由1个微处理器P89LPC932和LM2402恒流稳压电路组成。LM3402是一款由可控电流源衍生的降压型稳压器，可驱动串联的大功率、高亮度发光二极管串，可以接受范围在*2V的输入电压。当使用引脚兼容的LM3402HV时，输入电压的上限可达到75V。按照需要对转换器的输出电压进行调节，以维持通过LED阵列的恒定电流水平。只要HBLEDs的组合前馈电压不超过Vo（MAX），则电路能保持任意数量的LED中的调节电流不变。图1为LM3402的典型应用电路示意图，其中RSNS为电流设定电阻，平均电流IF≈0.2／RSNS，RON取值与发光二极管串中的LED数量有关，5个以上LED时可取值300KΩ，经检测，恒流标称值为250mA时（RSNS=0.8 Ω），电流波动在±10 mA以内。
图1：LM3402的典型应用电路示意图
DIM1的逻辑是直接的，因此当DIM1端口为高电平时，LM3402会输出稳定的电流；当DIM1处为低电平时，禁止任何电流输出。所以对LM340 2的DIM1端口输入PWM信号，可对LED阵列进行调光，PWM信号的最大逻辑低电平应为0.8 V，最小逻辑高电平为2.2 V。将DIM1端口悬浮或者接至逻辑高电平，一旦输入达到6 V，LM3402就开始运作。
将OFF端口接地，从而将LM3402置于一个低功率关机状态（典型值为90μA）。在正常工作期间，该端口应始终保持在开路状态。
P89LPC932是由飞利浦生产的低功耗单片微处理器，电源电压3.3 V，可低功耗运行，适合于许多要求高集成度、低成本的场合。可以满足多方面的性能要求。P89LPC932采用了高性能的处理器结构，指令执行时间只需2～4个时钟周期，6倍于标准80C51器件。P89LPC932集成了许多系统级的功能，这样可大大减少元件的数目、电路板的面积以及系统的成本，其内部有2个定时器，可作为一个具有256个定时器时钟周期的PWM发生器使用。LED调光电路电气原理图如图2所示。
图2：LED调光电路电气原理图
本文导航
- 第 1 页：高亮度白光LED调光电路设计分析
- 第 2 页：程序的设计