AC輸入LED驅(qū)動(dòng)器技術(shù)問題

眾所周知，商用及家用照明才是今后LED照明的最大市場(chǎng)。目前，在商用及家用LED照明領(lǐng)域，主流都是不更改原來白熱燈泡及鹵素?zé)舻幕A(chǔ)安裝架構(gòu)，只是用LED光源代替?zhèn)鹘y(tǒng)照明光源。

　　而傳統(tǒng)光源的基礎(chǔ)安裝及供電的架構(gòu)亦可分成二大類：（1）直接使用市電供電的白熱燈泡；（2）從110VAC/60Hz或220VAC/50Hz轉(zhuǎn)化成高頻（20-60kHz）12VAC來供電的鹵素?zé)簦赐ㄟ^交流電子變壓器由市電轉(zhuǎn)化成12VAC來供電。第一種為市電供電的架構(gòu)，采用AC直接輸入恒流輸出的LED驅(qū)動(dòng)器；后者則為通過交流電子變壓器供電來的架構(gòu)，當(dāng)轉(zhuǎn)為12VAC輸出后，驅(qū)動(dòng)電路便會(huì)采用橋式整流，將12VAC轉(zhuǎn)成DC電平，然后使用DC輸入LED驅(qū)動(dòng)器。

　　美國國家半導(dǎo)體公司（NSC）亞太區(qū)市場(chǎng)經(jīng)理黎志遠(yuǎn)指出，在家用或商用照明領(lǐng)域，市電輸入LED驅(qū)動(dòng)器與DC輸入LED驅(qū)動(dòng)器會(huì)因應(yīng)不同供電基本架構(gòu)，選擇相應(yīng)方案。他介紹，NSC市電輸入驅(qū)動(dòng)器分別有LM3444、LM3445、LM3450;LM3445及LM3450可支援搭配TRIAC可控硅調(diào)光器；DC輸入驅(qū)動(dòng)器上有LM340X系列降壓恒流驅(qū)動(dòng)器；LM342X系升壓或升/降壓恒流驅(qū)動(dòng)器可供選擇。

　　另外，上述亦提到使用LED光源來替代通過高頻電子變壓器供電的30W-50W鹵素?zé)簦鏏R111及MR16,但當(dāng)電子變壓器搭配LED驅(qū)動(dòng)電路時(shí)，會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)燈光閃爍或引致電子變壓器損壞這兩大問題，因此市場(chǎng)上希望有成熟的LED驅(qū)動(dòng)器方案可解決此問題。黎志遠(yuǎn)介紹，NSC亦針對(duì)此問題推出了 LM3492驅(qū)動(dòng)器，此方案可模擬傳統(tǒng)的鹵素?zé)?a target="_blank">電阻負(fù)載特性，來解決燈光閃爍及損壞電子變壓器問題。

　　針對(duì)當(dāng)前AC輸入LED驅(qū)動(dòng)器備受部分韓臺(tái)廠商推崇的情況，TI半導(dǎo)體事業(yè)部高性能模擬產(chǎn)品業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理劉學(xué)超表示：“AC輸入LED驅(qū)動(dòng)器存在某些需要解決的技術(shù)問題，目前還不能斷言它就是未來的趨勢(shì)。”

　　長運(yùn)通光電技術(shù)有限公司技術(shù)總監(jiān)文茂強(qiáng)的觀點(diǎn)則更加犀利，他說：“所有的LED驅(qū)動(dòng)器都是工作在DC的，市電輸入恒流輸出的LED驅(qū)動(dòng)器很少這樣設(shè)計(jì)，集成整流橋工藝、成本都不允許，市電輸入LED驅(qū)動(dòng)器不具市場(chǎng)價(jià)值?！?br>
　　文茂強(qiáng)表示，當(dāng)前LED驅(qū)動(dòng)器的發(fā)展方向并不統(tǒng)一，難分秋色。長運(yùn)通光電主張發(fā)展“分布式恒流”架構(gòu)，高壓市電和DC驅(qū)動(dòng)都能完美兼顧。他介紹，分布式恒流技術(shù)有高可靠性的原因在于，讓AC電源部分繼續(xù)沿用傳統(tǒng)開關(guān)電源，采用恒壓的供電模式。開關(guān)電源技術(shù)積累會(huì)給LED電源設(shè)計(jì)創(chuàng)造品質(zhì)條件。在同一功率電源規(guī)格下，不用再開發(fā)新的電源型號(hào)，功率可向下兼容，大大減少電源規(guī)格，提高電源統(tǒng)一性。

　　市場(chǎng)期待TRIAC調(diào)光LED驅(qū)動(dòng)器

　　傳統(tǒng)白熱燈泡及鹵素?zé)舸钆淇煽毓瑁═RIAC）調(diào)光器的效果極好，但是一般的AC/DC LED驅(qū)動(dòng)方案搭配LED燈并不理想，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)燈光閃爍及引致調(diào)光器損壞。因此，市場(chǎng)亦需要LED驅(qū)動(dòng)方案可搭配不同型號(hào)的TRIAC調(diào)光器，使得調(diào)光效果可與原來的白熱燈泡媲美。

　　TI針對(duì)室內(nèi)照明推出了不少外形小巧、支持TRIAC調(diào)光的高性能及高可靠性LED驅(qū)動(dòng)器，例如TPS92210.此外，TI還推出了TPS92010,這是TI聯(lián)合Lemnis Lighting推出的一款完整 LED 照明驅(qū)動(dòng)器參考板，幫助解決成本、調(diào)光以及效率三大問題。劉學(xué)超透露，該參考板將于2011年第二季度中期供貨，配套提供的用戶指南包含原理圖、材料清單以及測(cè)試結(jié)果，能夠滿足可調(diào)光LED燈的設(shè)計(jì)需求。

　　NSC則推出了LM3445和LM3450兩款調(diào)光IC配合多款的參考設(shè)計(jì)，可配合不同類型的TRIAC調(diào)光器，設(shè)計(jì)不同類型的LED燈泡，例如筒燈、PAR燈、A燈等等。

　　有業(yè)內(nèi)人士指出，目前的調(diào)光控制解決方案均存在整合度不高，周邊元件多的問題。黎志遠(yuǎn)坦誠，確有此事，并表示NSC會(huì)繼續(xù)開發(fā)新的市電輸入的可控硅調(diào)光及非調(diào)光恒流輸出的LED驅(qū)動(dòng)IC,配合不同的參考設(shè)計(jì)，減少周邊元件甚至輸入EMI濾波器，推出更低BOM成本的LED驅(qū)動(dòng)電路板。劉學(xué)超也表示，TI今后將更加深入了解LED照明趨勢(shì)與市場(chǎng)需求，采用小型化設(shè)計(jì)，降低外部組件成本。

　　無電解電容LED驅(qū)動(dòng)方案漸受重視

　　就在上述國際大廠主攻調(diào)光控制技術(shù)之時(shí)，不少思路靈活的大陸及***企業(yè)則精簡架構(gòu)，拋棄調(diào)光功能，走上了輕裝上陣的“實(shí)用主義路線”.

　　***芯巧公司新推出了無電解電容的LED驅(qū)動(dòng)控制方案，該產(chǎn)品大膽舍棄了調(diào)光功能，使得周邊原件數(shù)量銳減至個(gè)位數(shù)，整個(gè)LED驅(qū)動(dòng)模塊完全被整合于球形燈泡中。

　　這是一個(gè)專門針對(duì)小功率室內(nèi)照明的LED驅(qū)動(dòng)解決方案。在室內(nèi)照明尤其是家庭照明中，普通球泡燈對(duì)于調(diào)光并無太大要求，相反對(duì)成本、壽命等因素更為敏感。該產(chǎn)品大陸地區(qū)代理商深圳市聯(lián)盈首銳科技有限公司產(chǎn)品總監(jiān)谷宗泰介紹，新產(chǎn)品具有壽命長（2萬~4.5萬小時(shí)），成本低（7W燈泡，RMB50元，不含稅），生產(chǎn)組裝簡易等特點(diǎn)，同時(shí)提供標(biāo)準(zhǔn)配置和定制化兩種服務(wù)，能夠分別滿足新加入LED照明行業(yè)的廣大山寨廠商和擁有一定技術(shù)基礎(chǔ)的品牌企業(yè)。

　　谷宗泰表示，該無電解電容LED驅(qū)動(dòng)控制方案的主要目標(biāo)市場(chǎng)是球泡燈和梯形燈管，并已于2010年11月開始量產(chǎn)。雖然目前50元人民幣的價(jià)格仍然距離普通消費(fèi)者有一定距離，但隨著大量廠商的加入，產(chǎn)量上升成本自然下降，預(yù)計(jì)將在2011年上半年掀起一波不小的LED家用照明熱潮。

　　主流LED路燈采用兩級(jí)架構(gòu)

　　在公共照明上，例如LED路燈、隧道燈等，其可靠性及工作壽命最為重要。LED路燈的可靠性及工作壽命除了受到LED的工作溫度影響外，亦受LED驅(qū)動(dòng)方案的可靠性及工作效率所影響。

　　LED的溫度及散熱效果對(duì)LED照明系統(tǒng)光衰造成莫大影響。路燈熱源除了LED本身以外，LED驅(qū)動(dòng)方案的功率損耗亦會(huì)造成發(fā)熱，增加LED的工作溫度。因此，LED驅(qū)動(dòng)器的工作效率需要不斷往上提升，以減少對(duì)LED溫度的影響及增加LED路燈流明度。

　　除此以外，由于LED路燈于戶外較惡劣的環(huán)境工作，LED的溫度可能于突發(fā)情況溫度飆升，對(duì)LED路燈系統(tǒng)造成嚴(yán)重?fù)p壞。因此，市場(chǎng)上亟需LED驅(qū)動(dòng)方案可探測(cè)LED的溫度；如發(fā)現(xiàn)LED溫度過高，能夠做出自動(dòng)反饋，降低LED的電流，以免對(duì)LED造成損壞。

　　黎志遠(yuǎn)表示，LED路燈使用于戶外環(huán)境，工作溫度變化差距可以相當(dāng)大，因此LED照明驅(qū)動(dòng)方案在相當(dāng)寬闊的工作環(huán)境溫度亦需穩(wěn)定工作。而NSC所有LED驅(qū)動(dòng)IC的工作溫度范圍均由-40℃至+125℃，能滿足路燈在惡劣環(huán)境的工作要求。

　　TI也針對(duì)街道照明開發(fā)出支持通信，并獲得專利的獨(dú)特高效率多變壓器拓?fù)洌ˋC/DC 效率超過 91%,并采用恒流驅(qū)動(dòng)器），和AC/DC的獨(dú)特解決方案。劉學(xué)超表示，通用照明市場(chǎng)將在未來10年內(nèi)淘汰35+B照明設(shè)備，TI將更加嚴(yán)格地遵守“能源之星”等國際LED照明標(biāo)準(zhǔn)，為LED驅(qū)動(dòng)器開發(fā)總體解決方案。

　　在LED路燈照明領(lǐng)域，由于輸出功率或光度都比普通商用或家用照明高很多，LED驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)要求并不一樣。以一個(gè)輸出功率100W的LED路燈為例，若使用1W或3W功率LED,假設(shè)使用市電輸出直接恒流的驅(qū)動(dòng)器，需將一百顆1W LED或三十多顆3W LED串聯(lián)起來，輸出電壓便會(huì)相當(dāng)高，次級(jí)超過60VDC安全操作電壓，申請(qǐng)安規(guī)考慮會(huì)較復(fù)雜。此外，智能路燈的設(shè)計(jì)需要光度控制，采用直接市電輸入恒流輸出的驅(qū)動(dòng)器相對(duì)較困難實(shí)現(xiàn)PWM調(diào)光。

　　黎志遠(yuǎn)認(rèn)為，在LED路燈領(lǐng)域，AC/DC恒壓電源加上DC輸入恒流驅(qū)動(dòng)器應(yīng)是LED路燈主流架構(gòu)。該公司的路燈驅(qū)動(dòng)控制IC LM3464,能有效配合AC/DC恒壓電源提升整個(gè)路燈電源方案的工作效率高于90%,而且不會(huì)產(chǎn)生額外高頻噪音，并有效減少路燈電源EMI濾波元件。另外，LM3464支援PWM調(diào)光，容易調(diào)節(jié)LED智能路燈系統(tǒng)的光度，同時(shí)能透過溫度感應(yīng)元件探測(cè)LED溫度，進(jìn)行LED溫度反饋，避免LED在戶外惡劣環(huán)境溫度過高而造成損壞。