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脱机式驱动瓶颈突破 家用LED照明系统可靠性大增

2013-05-09 00:26
魏丁小陆
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  LED功率节省仍有精进空间

  LED照明市场迅速成长背后的主要驱动力之一是与白炽灯甚至CFL照明相比,LED灯可节省较多的功率。因此,研究一下用现有LED能节省的功率以及未来几年内,其功率将如何进一步节省。

  目前60W白炽灯可提供约800流明,可转换为13.3流明/瓦(lm/W)。而现有LED就商用产品而言,效率在50~170lm/W之间。未来的LED则将提供范围为200~230lm/W的效率。然而,最大的理论效率约为250lm/W。

  就照明用途而言,可考虑100lm/W的LED。LED本身所需要的电功率为8W。不过,交流对直流(AC-DC)LED驱动电子线路的效率也必须考虑在内,就高性能LED驱动器而言,此效率为85%。因此,脱机式电源所需的总功率为8W/0.85=9.4W,从而与白炽灯相比,功率节省了84%。如果用65lm/W这个更加保守的数字,那么相对于白炽灯耗用的功率而言,LED功率可降低75%。展望未来,当提供200lm/W的LED可用时,功率将节省多达92%。为满足目前能源之星的要求,相对于标准白炽灯,LED灯的功率须至少降低75%,才能取代白炽灯。

  脱机式供电设计难度高

  能用脱机式电源驱动LED就可使应用越来越快地增加,因为在商用建筑和住宅中,可以非常便利且轻易得到这种形式的电源。尽管LED灯的附属装置相对简单,最终用户非常容易安装,但是对LED驱动器IC的要求却也大幅提高了。因为LED须要一个良好调节的定电流源,以提供恒定的光输出,所以用AC输入源给LED供电需要一些特殊的设计方法,并要满足一些特别的设计需求。

  例如,在世界上不同地区,脱机式电源参数可能不同,一般在90~265VAC之间,频率则为50~65Hz。因此要制造通用全球市场的LED附属装置,最好拥有这样一个无须修改就能使LED用在全球任何地方的电路设计,想达到这样的目标,就需要单一LED驱动器IC能处理多种输入电压和频率的功能。

  除此之外,还有很多脱机式LED应用需要LED与驱动电路之间实现电气隔离,这主要是出于安全上的考虑,同时亦是几家监管机构所严格要求的。电气隔离一般由隔离型反驰式LED驱动器架构,该架构运用变压器隔离驱动电路的主端和副端。

  采用LED照明的动力来自于提供特定光输出量所需的功率可大幅降低,因此当务之急是LED驱动器IC要提供最高效率。因为LED驱动器电路必须将高压AC电源转换为更低的电压和良好调节的LED电流,所以LED驱动器IC必须设计为可提供高于80%的效率,以不浪费功率。

  而且为了配合在住宅应用中常见的Triac调光器已大量安装到位的情况下,使LED普及应用成为可能,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配合工作而设计,这两种灯是理想的电阻性负载。然而,LED驱动器电路一般是非线性的,而且不是电纯阻性负载。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,通常须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」一个纯电阻性负载,以确保LED在不产生任何明显闪烁的情况下正确启动,并利用一个Triac进行适当的调光。

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