AC輸入LED驅(qū)動器技術問題

眾所周知，商用及家用照明才是今后LED照明的最大市場。目前，在商用及家用LED照明領域，主流都是不更改原來白熱燈泡及鹵素燈的基礎安裝架構，只是用LED光源代替?zhèn)鹘y(tǒng)照明光源。

　　而傳統(tǒng)光源的基礎安裝及供電的架構亦可分成二大類：（1）直接使用市電供電的白熱燈泡；（2）從110VAC/60Hz或220VAC/50Hz轉化成高頻（20-60kHz）12VAC來供電的鹵素燈，即通過交流電子變壓器由市電轉化成12VAC來供電。第一種為市電供電的架構，采用AC直接輸入恒流輸出的LED驅(qū)動器；后者則為通過交流電子變壓器供電來的架構，當轉為12VAC輸出后，驅(qū)動電路便會采用橋式整流，將12VAC轉成DC電平，然后使用DC輸入LED驅(qū)動器。

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

　　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鹵素燈，例如AR111及MR16,但當電子變壓器搭配LED驅(qū)動電路時，會經(jīng)常出現(xiàn)燈光閃爍或引致電子變壓器損壞這兩大問題，因此市場上希望有成熟的LED驅(qū)動器方案可解決此問題。黎志遠介紹，NSC亦針對此問題推出了 LM3492驅(qū)動器，此方案可模擬傳統(tǒng)的鹵素燈電阻負載特性，來解決燈光閃爍及損壞電子變壓器問題。

　　針對當前AC輸入LED驅(qū)動器備受部分韓臺廠商推崇的情況，TI半導體事業(yè)部高性能模擬產(chǎn)品業(yè)務拓展經(jīng)理劉學超表示：“AC輸入LED驅(qū)動器存在某些需要解決的技術問題，目前還不能斷言它就是未來的趨勢。”

　　長運通光電技術有限公司技術總監(jiān)文茂強的觀點則更加犀利，他說：“所有的LED驅(qū)動器都是工作在DC的，市電輸入恒流輸出的LED驅(qū)動器很少這樣設計，集成整流橋工藝、成本都不允許，市電輸入LED驅(qū)動器不具市場價值。”

　　文茂強表示，當前LED驅(qū)動器的發(fā)展方向并不統(tǒng)一，難分秋色。長運通光電主張發(fā)展“分布式恒流”架構，高壓市電和DC驅(qū)動都能完美兼顧。他介紹，分布式恒流技術有高可靠性的原因在于，讓AC電源部分繼續(xù)沿用傳統(tǒng)開關電源，采用恒壓的供電模式。開關電源技術積累會給LED電源設計創(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，功率可向下兼容，大大減少電源規(guī)格，提高電源統(tǒng)一性。

　　市場期待TRIAC調(diào)光LED驅(qū)動器

　　傳統(tǒng)白熱燈泡及鹵素燈搭配可控硅（TRIAC）調(diào)光器的效果極好，但是一般的AC/DC LED驅(qū)動方案搭配LED燈并不理想，經(jīng)常會出現(xiàn)燈光閃爍及引致調(diào)光器損壞。因此，市場亦需要LED驅(qū)動方案可搭配不同型號的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)動器參考板，幫助解決成本、調(diào)光以及效率三大問題。劉學超透露，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、材料清單以及測試結果，能夠滿足可調(diào)光LED燈的設計需求。

　　NSC則推出了LM3445和LM3450兩款調(diào)光IC配合多款的參考設計，可配合不同類型的TRIAC調(diào)光器，設計不同類型的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。黎志遠坦誠，確有此事，并表示NSC會繼續(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IC,配合不同的參考設計，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)動電路板。劉學超也表示，TI今后將更加深入了解LED照明趨勢與市場需求，采用小型化設計，降低外部組件成本。

　　無電解電容LED驅(qū)動方案漸受重視

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

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

　　這是一個專門針對小功率室內(nèi)照明的LED驅(qū)動解決方案。在室內(nèi)照明尤其是家庭照明中，普通球泡燈對于調(diào)光并無太大要求，相反對成本、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），成本低（7W燈泡，RMB50元，不含稅），生產(chǎn)組裝簡易等特點，同時提供標準配置和定制化兩種服務，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基礎的品牌企業(yè)。

　　谷宗泰表示，該無電解電容LED驅(qū)動控制方案的主要目標市場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元人民幣的價格仍然距離普通消費者有一定距離，但隨著大量廠商的加入，產(chǎn)量上升成本自然下降，預計將在2011年上半年掀起一波不小的LED家用照明熱潮。

　　主流LED路燈采用兩級架構

　　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)動方案的可靠性及工作效率所影響。

　　LED的溫度及散熱效果對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)動方案的功率損耗亦會造成發(fā)熱，增加LED的工作溫度。因此，LED驅(qū)動器的工作效率需要不斷往上提升，以減少對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LED路燈系統(tǒng)造成嚴重損壞。因此，市場上亟需LED驅(qū)動方案可探測LED的溫度；如發(fā)現(xiàn)LED溫度過高，能夠做出自動反饋，降低LED的電流，以免對LED造成損壞。

　　黎志遠表示，LED路燈使用于戶外環(huán)境，工作溫度變化差距可以相當大，因此LED照明驅(qū)動方案在相當寬闊的工作環(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也針對街道照明開發(fā)出支持通信，并獲得專利的獨特高效率多變壓器拓撲（AC/DC 效率超過 91%,并采用恒流驅(qū)動器），和AC/DC的獨特解決方案。劉學超表示，通用照明市場將在未來10年內(nèi)淘汰35+B照明設備，TI將更加嚴格地遵守“能源之星”等國際LED照明標準，為LED驅(qū)動器開發(fā)總體解決方案。

　　在LED路燈照明領域，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)動設計要求并不一樣。以一個輸出功率100W的LED路燈為例，若使用1W或3W功率LED,假設使用市電輸出直接恒流的驅(qū)動器，需將一百顆1W LED或三十多顆3W LED串聯(lián)起來，輸出電壓便會相當高，次級超過60VDC安全操作電壓，申請安規(guī)考慮會較復雜。此外，智能路燈的設計需要光度控制，采用直接市電輸入恒流輸出的驅(qū)動器相對較困難實現(xiàn)PWM調(diào)光。

　　黎志遠認為，在LED路燈領域，AC/DC恒壓電源加上DC輸入恒流驅(qū)動器應是LED路燈主流架構。該公司的路燈驅(qū)動控制IC LM3464,能有效配合AC/DC恒壓電源提升整個路燈電源方案的工作效率高于90%,而且不會產(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，同時能透過溫度感應元件探測LED溫度，進行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。