1W~500W LED通用照明解決方案選擇要素

“這種電路可以采用傳統的兩段式結構，即有源非連續模式功率因數校正(PFC)電路加DC-DC PWM變換電路，如安森美的功率因數校正控制器NCP1607，NCP1607的外圍電路非常簡單并可以提供很好的性能。”鄭宗前表示，“對于高效率、低成本和小體積的LED方案而言，值得推薦的是單段的PFC電路，它可以同時實現功率因數和隔離的低壓直流輸出，并具有顯著的成本優勢，必將成為中等功率LED照明的主流方案。安森美半導體的NCP1652 為實現單級的PFC電路提供了最優的控制方案。”

Alexander Sommer說：“對于要求在一個很寬的輸入和/或負載范圍內(如調光)具有效率和性能的25W-100W功率LED照明應用，建議采用帶一個獨立PFC級的準諧振反激式拓撲結構。典型地可實現高達90%的效率。”

100W以上應用包括主要道路和高速公路照明(這里需要高達20K流明或以上的亮度、以及250W的電源輸入)和專業應用，如舞臺燈光照明和建筑泛光燈照明。在高功率應用中使用LED的一個關鍵驅動力是可靠性和低功耗帶來的低擁有成本。例如，其系統效率可與金屬鹵化物和低壓鈉燈相比。初始成本比較可能在短期內繼續是該市場進入門檻。

鄭宗前指出：“對于大于100W的LED應用，我們將采用傳統的有源非連續模式功率因數校正電路和半橋諧振DC-DC 轉換電路。我們推出了一種新型的集成控制器，它集成了有源非連續模式功率因數控制器和具有高壓驅動的半橋諧振控制器。”

該半橋諧振控制器工作在固定的開關頻率和固定的占空比，并且該電路不需要輸出側的反饋控制回路。這使得半橋諧振DC-DC 變換電路工作在效率最高的ZVS和ZCS狀態。直流輸出電壓將跟隨功率因數校正電路的輸出。

Alexander Sommer強調：“對于100W以上的更高功率級LED照明應用，效率變得更加重要，建議使用LLC諧振拓撲結構，它可以實現90％以上的效率。我們建議你使用英飛凌新的8引腳器件ICE1HS01。”

不管LED照明系統的輸出功率有多大，LED驅動器電路的選擇都將在很大程度上取決于輸入電壓范圍、LED串本身的累積電壓降、以及足以驅動LED所需的電流。這導致了多種不同的可行LED驅動器拓撲結構，如降壓型、升壓型、降壓-升壓型和SEPIC型。

凌力爾特公司電源產品部產品市場總監Tony Armstrong指出：“每種拓撲結構都有其優點和缺點，其中，標準降壓型轉換器是最簡單和最容易實現的方案，升壓型和降壓-升壓型轉換器次之，而SEPIC型轉換器則最難實現，這是因為它采用了復雜的磁性設計原理，而且需要設計者擁有高超的開關模式電源設計專長。”

總而言之，終端產品的應用決定LED的拓撲結構，然后再根據LED的拓撲結構和輸入電源再合理選擇Buck、Boost、SEPIC、或Buck-Boost結構。“一般來說，25W以下選用Buck的較多。更大功率的則傾向于選擇Boost結構。效率的話兩者一般都可以做到85%以上，LT3755可以做到高達97%的效率。考慮驅動部分BOM成本的時候更應該考慮整體系統成本。”徐瑞包說，“隨著競爭的加劇，時時會有更低BOM成本的方案，但不一定是最合適的。我們不建議按照這個標準設計產品。PCB面積主要受主要元件的控制，小功率的LED燈盡量采用集成度高的方案。大功率的方案要選用技術集成度高的產品，外圍電路簡單。此處討論的都是指DC-DC的解決方案。”
模擬、PWM和TRIAC調光方案選擇

LED調光解決方案及規范一直在不斷變化，直到現在還未固定下來，所以現在市場上存在PWM、模擬及可控硅(TRAIC)三種調光方案。PWM和模擬方法是其中較簡單的，但需要構建調光基礎架構和新的調光控制器。

模擬調光方案的缺點是，LED電流的調節范圍局限在某個最大值至該最大值的約10%之間(10:1調光范圍)。由于LED的色譜與電流有關，因此這種方法并不適合于某些應用。

PWM調光方案則是以某種快至足以掩蓋視覺閃爍的速率(通常高于100MHz)在零電流和最大LED電流之間進行切換。該占空比改變了有效平均電流，從而可實現高達 3000:1的調光范圍(僅受限于最小占空比)。由于LED電流要么處于最大值，要么被關斷，所以該方法還具有能夠避免在電流變化時發生LED色偏的優點，而在采用模擬調光時這種 LED 色偏現象是很常見的。

SangCheol Her則看好TRIAC調光方案的市場前景，他表示：“可控硅(TRIAC，2線調光)將成為非常流行的解決方案，因為這種技術可以完全使用傳統的系統而不需任何改變。而且，它還能夠擴展為3線調光，以避免出現與低功率因數值相關的缺陷。”

TRIAC調光今天是業內非常熱的一個話題，最初，TRIAC調光器是為白熾燈而設計的，但大多數用戶希望相同的TRIAC調光器也能對替代的LED燈進行調光。梁后權表示：“Diodes Zetex目前可為客戶提供全部的調光解決方案(包括PWM、模擬和TRIAC)。例如，ZXLD1362 LED驅動器用一個ADJ引腳來實現模擬和PWM調光，這就為客戶帶來了很大的設計靈活性。”

不過，鄭宗前認為，市場上TRIAC調光器的應用方案應該只是過渡性的，長遠來說，應該會用PWM調光。他說：“主要的三點決定性因素為：1）用PWM 調光從零到最光，都不會有閃爍的現象。2）性能會更好。因為調光輸出功率采用了功率因數校正電路，這是配合全球對燈光采用功率因數有強制性的要求，雖然一般從25 W開始有這要求，但美國要求燈光從零瓦起已需強制性功率因數校正電路。如采用TRAIC調光將犧牲功率因數和增加了電路的復雜性。因此，采用PWM調光可以提供最好性能的選擇，也是未來的趨勢。3）成本會更好。用PWM調整占空比，不需要太多額外的控制電路成本。”

Alexander Sommer也看好PWM調光方案前景，他說：“與模擬調光方法相比，LED的PWM調光方法有以下優點：1）效率更高；2）不管調光程度有多大，允許LED一直在優化的和恒定的電流下工組；3）在整個調光范圍內LED顏色色調保持一致(顏色色調像流明輸出一樣隨LED工作電流而變化)。”

徐瑞包也坦率地說：“個人覺得，調制方式的選擇不應該決定于LED的功率。而應決定于終端產品的應用要求。比如，顯示背光或者LED裝飾燈可能會選用PWM的調光方式，顏色一致性好，亮度級別高。但是對于一般的家用照明或者商業照明，模擬調光或者TRIAC也可以選擇，不過會產生色偏，并且調光的級別會很低。”

梁后權也表示：“為了在連續調光時實現無閃爍，大多數客戶喜歡選擇PWM調光，因為它可提供更大的調光范圍和更好的線性度。取決于你正在使用的調光頻率，閃爍現象可以降到最小。模擬調光更容易實現，因為它只需要一個DC電壓就可以無閃爍地對LED進行調光。但通常來說，調光范圍要窄一些。”

對于由多個LED構成的大功率照明應用，確保每個LED具有均勻的亮度且不產生任何閃爍也成為了主要的設計障礙，但PWM方法很容易解決調光時的閃爍問題。“若PWM調制器的占空比能保持恒定，就應該不會存在燈光亮度不均勻的問題。”吳志民表示，“美國國家半導體的LED驅動器不但能確保輸出的電流大小均勻，而且也確保畫面有極高的光暗對比度。從這幾方面來說，我們的LED驅動器都比市場上的同級產品更出色。”

Tony Armstrong指出，總之，最終用戶所采用的調光方法在很大程度上將由LED本身的最終用途來決定。例如，在LED用于給顯示器提供背面照明的汽車信息娛樂系統中，環境照明的亮度變化范圍是非常寬的，既有陽光充足時的無比明亮，也有無月之夜的漆黑一片，可謂千差萬別。由于人眼對于環境照明條件的輕微變化極其敏感，因此需要3000:1的寬調光范圍。這將要求LED驅動器電路采用PWM調光方法。