LED 照明的成长推动力

面向商业楼宇照明的LED驱动器

LED照明高增长率背后的主要驱动力是，与传统照明方法相比，LED照明的功耗大幅降低。与白炽灯照明相比，要提供同样的光输出 (以流明为单位)，LED需要的电功率不到白炽灯的 20%。由表 1 可见，LED 照明还有其他很多优势，但是也有一些与 LED 照明有关的挑战。LED 照明的优势包括工作寿命比白炽灯长数个量级，这极大地降低了更换成本。能利用以前安装的 TRIAC 调光器给 LED 调光，也是一个主要的成本优势，尤其是在住宅照明翻新应用中。LED 能即时接通，不像 CFL那样需要预热时间，而且 LED 对电源循环不敏感，这一点也与 CFL 不同。此外，LED 不含任何需要管理或处置的有毒材料，而 CFL 需要有毒的水银蒸气才能工作。最后，LED 能实现新的和非常扁平的外形尺寸，这是其他技术不可能做得到的。

　　表 1：LED、CFL 和白炽灯光源的比较　　

离线式 LED驱动需要注意的事项

　　能用离线式电源驱动 LED 就可使应用呈指数性地飞速增长，因为不管是商用建筑还是居民住宅中，这种形式的电源都可以非常便利地得到。虽然 LED 灯的更换附属装置相对简单，最终用户很容易安装，但是对 LED 驱动器 IC 的新要求却极大地提高了。由于 LED 需要一个良好调节的恒定电流源，以提供恒定的光输出，所以用 AC 输入电源为 LED 供电需要采取一些特殊的设计方法，要满足一些非常特别的设计需求。

　　在不同的地区城市，离线式电源参数会存在差异，一般在 90VAC~265VAC 之间，频率则为 50Hz 至 65Hz。因此要制造面向全球市场的 LED 附属装置，最好拥有这样一种电路设计：无需修改就能使 LED 用在任何地方。这就要求单一 LED 驱动器 IC 能处理多种输入电压和电网频率。

　　此外，许多离线式 LED 应用需要 LED 与驱动电路之间实现电气隔离。这主要出于安全考虑，并且是几家监管机构要求的。电气隔离通常由隔离型反激式 LED 驱动器拓扑提供，该拓扑运用变压器来隔离驱动电路的主端与副端部分。

　　由于采用 LED 照明的驱动力是提供特定光输出量所需的功率可极大地降低，因此势在必行的是：LED 驱动器 IC 要提供最高的效率。因为 LED 驱动器电路必须将高电压 AC 电源转换为较低的电压和良好调节的 LED 电流，所以 LED 驱动器 IC 必须设计为：提供高于 80% 的效率以不浪费功率。

　　而且，为了在住宅应用中常见的 TRIAC 调光器已经大量安装到位的情况下使 LED 翻新灯成为可能，LED 驱动器 IC 必须与这些调光器一起高效运作。TRIAC 调光器专为与白炽灯和卤素灯很好地配合工作而设计，这两种灯是理想的阻性负载。然而，LED 驱动器电路一般是非线性的，而且不是纯阻性负载。其输入桥式整流器在 AC 输入电压处于其正峰值和负峰值时通常吸收高强度的峰值电流。因此，LED 驱动器 IC 必须通过设计来“模仿”一个纯阻性负载，以确保 LED 在不产生任何明显闪烁的情况下正确起动，并利用一个 TRIAC 进行适当的调光。

　　就 LED 照明而言，功率因数 (PF) 是一项重要的性能规格。简言之，如果所吸取的电流与输入电压成比例且同相，那么功率校正系数为 1。由于白炽灯是一种完美的电阻性负载，所以输入电流和电压同相，且 PF 为1。PF 是特别重要，因为它与本地电力供应商所需提供的电功率有关。举个例子，在一个电力系统中，与一个具有高功率因数的负载相比，在所传输的有用功率相同的情况下，一个具有低功率因数的负载吸取更大电流。因为所需的电流较高，所以在配电系统中损失的能量也提高了，这反过来又需要更粗的导线和其他传输设备。较大的设备和能源浪费增加了成本，所以电力公司往往对功率因数较低的工业或商用客户收取较高的费用。针对 LED 应用的国际标准仍然处于开发之中，不过大多数人相信：就 LED 照明应用而言，将要求 PF > 0.90。　　

　　LED 驱动器电路 (包括大量的二极管、变压器和电容器) 的表现不像一个纯电阻性负载，故其 PF 可能低至 0.5。为了将 PF 提高到 0.9 以上，有源或无源 PFC 电路都必须设计到 LED 驱动器电路内。还应该提到的一点是，在运用大量 LED 照明阵列的应用中，高 PF 尤其重要。例如：在使用几百个以上 50W LED 灯的停车库里，高 PF (>0.95) LED 驱动器设计是有益的。

　　除了高 PF 具备重要性之外，最大限度地降低 LED 灯的谐波失真度也很重要。International Electrotechnical Commission 已经制订了IEC 61000-3-2 C类照明设备谐波规范，以确保新的LED照明附属装置满足这些低失真要求。

　　在照明应用中，能在较宽的输入线路电压、输出电压和温度变化范围内准确调节 LED 电流是至关重要的，因为 LED 亮度的变化必须是人眼难以察觉的。类似地，为了确保 LED 有最长的工作寿命，不使用高于其最大额定值的电流来驱动 LED 是很重要的。在隔离型反激式应用中，LED 电流的调节并不总是直接进行的，常常需要一个光耦合器来闭合所需的反馈环路，或者可能增加一个额外的转换级。然而，这两种方法都带来了复杂性和可靠性问题。幸运的是，有些 LED 驱动器 IC 的设计采用了新的设计方法，无需这些额外的组件或在不增加设计复杂性的情况下，就能准确地调节 LED 电流。

结论

　　毫无疑问，HB LED 在汽车应用以及高亮度 LED 照明系统在商用建筑中的成长潜力相组合，使得 LED 本身及其驱动所需的 LED 驱动器 IC 如今得到了广泛的使用，进而造成其需求量的显著增加。尽管其普及面临着各自的障碍，但它们在这些应用中所提供的优势非常之大是人们根本无法忽视的。幸运的是，对于此类系统的设计人员来说，LED 的选择余地很大，可以为其供电的新型和创新 IC驱动器同样不少。没错，LED 照明的未来的确是光明的。