LED 照明的成長(zhǎng)推動(dòng)力

　　面向商業(yè)樓宇照明的 LED 驅(qū)動(dòng)器

　　LED 照明高增長(zhǎng)率背后的主要驅(qū)動(dòng)力是，與傳統(tǒng)照明方法相比，LED 照明的功耗大幅降低。與白熾燈照明相比，要提供同樣的光輸出 (以流明為單位)，LED需要的電功率不到白熾燈的 20%。由表 1 可見(jiàn)，LED 照明還有其他很多優(yōu)勢(shì)，但是也有一些與 LED 照明有關(guān)的挑戰(zhàn)。LED 照明的優(yōu)勢(shì)包括工作壽命比白熾燈長(zhǎng)數(shù)個(gè)量級(jí)，這極大地降低了更換成本。能利用以前安裝的 TRIAC 調(diào)光器給 LED 調(diào)光，也是一個(gè)主要的成本優(yōu)勢(shì)，尤其是在住宅照明翻新應(yīng)用中。LED 能即時(shí)接通，不像 CFL那樣需要預(yù)熱時(shí)間，而且 LED 對(duì)電源循環(huán)不敏感，這一點(diǎn)也與 CFL 不同。此外，LED 不含任何需要管理或處置的有毒材料，而 CFL 需要有毒的水銀蒸氣才能工作。最后，LED 能實(shí)現(xiàn)新的和非常扁平的外形尺寸，這是其他技術(shù)不可能做得到的。

　　表 1：LED、CFL 和白熾燈光源的比較　　

 

　　離線式 LED驅(qū)動(dòng)需要注意的事項(xiàng)

　　能用離線式電源驅(qū)動(dòng) LED 就可使應(yīng)用呈指數(shù)性地飛速增長(zhǎng)，因?yàn)椴还苁巧逃媒ㄖ€是居民住宅中，這種形式的電源都可以非常便利地得到。雖然 LED 燈的更換附屬裝置相對(duì)簡(jiǎn)單，最終用戶很容易安裝，但是對(duì) LED 驅(qū)動(dòng)器 IC 的新要求卻極大地提高了。由于 LED 需要一個(gè)良好調(diào)節(jié)的恒定電流源，以提供恒定的光輸出，所以用 AC 輸入電源為 LED 供電需要采取一些特殊的設(shè)計(jì)方法，要滿足一些非常特別的設(shè)計(jì)需求。

　　在不同的地區(qū)城市，離線式電源參數(shù)會(huì)存在差異，一般在 90VAC~265VAC 之間，頻率則為 50Hz 至 65Hz。因此要制造面向全球市場(chǎng)的 LED 附屬裝置，最好擁有這樣一種電路設(shè)計(jì)：無(wú)需修改就能使 LED 用在任何地方。這就要求單一 LED 驅(qū)動(dòng)器 IC 能處理多種輸入電壓和電網(wǎng)頻率。

　　此外，許多離線式 LED 應(yīng)用需要 LED 與驅(qū)動(dòng)電路之間實(shí)現(xiàn)電氣隔離。這主要出于安全考慮，并且是幾家監(jiān)管機(jī)構(gòu)要求的。電氣隔離通常由隔離型反激式 LED 驅(qū)動(dòng)器拓?fù)涮峁?，該拓?fù)溥\(yùn)用變壓器來(lái)隔離驅(qū)動(dòng)電路的主端與副端部分。

　　由于采用 LED 照明的驅(qū)動(dòng)力是提供特定光輸出量所需的功率可極大地降低，因此勢(shì)在必行的是：LED 驅(qū)動(dòng)器 IC 要提供最高的效率。因?yàn)?LED 驅(qū)動(dòng)器電路必須將高電壓 AC 電源轉(zhuǎn)換為較低的電壓和良好調(diào)節(jié)的 LED 電流，所以 LED 驅(qū)動(dòng)器 IC 必須設(shè)計(jì)為：提供高于 80% 的效率以不浪費(fèi)功率。

　　而且，為了在住宅應(yīng)用中常見(jiàn)的 TRIAC 調(diào)光器已經(jīng)大量安裝到位的情況下使 LED 翻新燈成為可能，LED 驅(qū)動(dòng)器 IC 必須與這些調(diào)光器一起高效運(yùn)作。TRIAC 調(diào)光器專為與白熾燈和鹵素?zé)艉芎玫嘏浜瞎ぷ鞫O(shè)計(jì)，這兩種燈是理想的阻性負(fù)載。然而，LED 驅(qū)動(dòng)器電路一般是非線性的，而且不是純阻性負(fù)載。其輸入橋式整流器在 AC 輸入電壓處于其正峰值和負(fù)峰值時(shí)通常吸收高強(qiáng)度的峰值電流。因此，LED 驅(qū)動(dòng)器 IC 必須通過(guò)設(shè)計(jì)來(lái)“模仿”一個(gè)純阻性負(fù)載，以確保 LED 在不產(chǎn)生任何明顯閃爍的情況下正確起動(dòng)，并利用一個(gè) TRIAC 進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)光。

　　就 LED 照明而言，功率因數(shù) (PF) 是一項(xiàng)重要的性能規(guī)格。簡(jiǎn)言之，如果所吸取的電流與輸入電壓成比例且同相，那么功率校正系數(shù)為 1。由于白熾燈是一種完美的電阻性負(fù)載，所以輸入電流和電壓同相，且 PF 為1。PF 是特別重要，因?yàn)樗c本地電力供應(yīng)商所需提供的電功率有關(guān)。舉個(gè)例子，在一個(gè)電力系統(tǒng)中，與一個(gè)具有高功率因數(shù)的負(fù)載相比，在所傳輸?shù)挠杏霉β氏嗤那闆r下，一個(gè)具有低功率因數(shù)的負(fù)載吸取更大電流。因?yàn)樗璧碾娏鬏^高，所以在配電系統(tǒng)中損失的能量也提高了，這反過(guò)來(lái)又需要更粗的導(dǎo)線和其他傳輸設(shè)備。較大的設(shè)備和能源浪費(fèi)增加了成本，所以電力公司往往對(duì)功率因數(shù)較低的工業(yè)或商用客戶收取較高的費(fèi)用。針對(duì) LED 應(yīng)用的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)仍然處于開(kāi)發(fā)之中，不過(guò)大多數(shù)人相信：就 LED 照明應(yīng)用而言，將要求 PF > 0.90。　　

 

　　LED 驅(qū)動(dòng)器電路 (包括大量的二極管、變壓器和電容器) 的表現(xiàn)不像一個(gè)純電阻性負(fù)載，故其 PF 可能低至 0.5。為了將 PF 提高到 0.9 以上，有源或無(wú)源 PFC 電路都必須設(shè)計(jì)到 LED 驅(qū)動(dòng)器電路內(nèi)。還應(yīng)該提到的一點(diǎn)是，在運(yùn)用大量 LED 照明陣列的應(yīng)用中，高 PF 尤其重要。例如：在使用幾百個(gè)以上 50W LED 燈的停車庫(kù)里，高 PF (>0.95) LED 驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)是有益的。

　　除了高 PF 具備重要性之外，最大限度地降低 LED 燈的諧波失真度也很重要。International Electrotechnical Commission 已經(jīng)制訂了IEC 61000-3-2 C類照明設(shè)備諧波規(guī)范，以確保新的LED照明附屬裝置滿足這些低失真要求。

　　在照明應(yīng)用中，能在較寬的輸入線路電壓、輸出電壓和溫度變化范圍內(nèi)準(zhǔn)確調(diào)節(jié) LED 電流是至關(guān)重要的，因?yàn)?LED 亮度的變化必須是人眼難以察覺(jué)的。類似地，為了確保 LED 有最長(zhǎng)的工作壽命，不使用高于其最大額定值的電流來(lái)驅(qū)動(dòng) LED 是很重要的。在隔離型反激式應(yīng)用中，LED 電流的調(diào)節(jié)并不總是直接進(jìn)行的，常常需要一個(gè)光耦合器來(lái)閉合所需的反饋環(huán)路，或者可能增加一個(gè)額外的轉(zhuǎn)換級(jí)。然而，這兩種方法都帶來(lái)了復(fù)雜性和可靠性問(wèn)題。幸運(yùn)的是，有些 LED 驅(qū)動(dòng)器 IC 的設(shè)計(jì)采用了新的設(shè)計(jì)方法，無(wú)需這些額外的組件或在不增加設(shè)計(jì)復(fù)雜性的情況下，就能準(zhǔn)確地調(diào)節(jié) LED 電流。

　　結(jié)論

　　毫無(wú)疑問(wèn)，HB LED 在汽車應(yīng)用以及高亮度 LED 照明系統(tǒng)在商用建筑中的成長(zhǎng)潛力相組合，使得 LED 本身及其驅(qū)動(dòng)所需的 LED 驅(qū)動(dòng)器 IC 如今得到了廣泛的使用，進(jìn)而造成其需求量的顯著增加。盡管其普及面臨著各自的障礙，但它們?cè)谶@些應(yīng)用中所提供的優(yōu)勢(shì)非常之大是人們根本無(wú)法忽視的。幸運(yùn)的是，對(duì)于此類系統(tǒng)的設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)，LED 的選擇余地很大，可以為其供電的新型和創(chuàng)新 IC驅(qū)動(dòng)器同樣不少。沒(méi)錯(cuò)，LED 照明的未來(lái)的確是光明的。