一種集中LED路燈電源的設計和實現

LED路燈是城市照明的重要組成部分，傳統的路燈常采用高壓鈉燈，高壓鈉燈360度發光，光損失大的缺點造成了能源的巨大浪費。當前，全球的環境在日益惡化，各國都在發展清潔能源。而隨著國民經濟的高速增長，我國能源供需矛盾日漸突出，電力供應開始存在著嚴重短缺的局面，節能是目前所急需解決的問題。因此，開發新型高效、節能、壽命長、顯色指數高、環保的LED路燈對城市照明節能具有十分重要的意義。道路照明與人們生產生活密切相關，隨著我國城市化進程的加快，LED路燈以定向發光、功率消耗低、驅動特性好、響應速度快、抗震能力高、使用壽命長、綠色環保等優勢逐漸走入人們的視野、成為目前世界上最具有替代傳統光源優勢的新一代節能光源，因此，LED路燈將成為道路照明節能改造的最佳選擇。

立科技近年來發表了一系列LED照明的驅動IC.也一直關注LED路燈的發展，本文主要是針對幾種不同LED路燈的應用，提出適合的架構，并做優缺點的分析。讓讀者能依自己公司狀況以及所設計路燈應用范圍的不同，找出最合適的方案。同樣的架構，也可用于其他大功率燈具的設計中。

1、直接AC輸入，對6串LED分別做定電流控制

交流電alternating current ,簡稱為AC.它的最基本的形式是正弦電流。我國交流電供電的標準頻率規定為50赫茲，日本等國家為60赫茲。交流電隨時間變化可以以多種多樣的形式表現出來。不同表現形式的交流電其應用范圍和產生的效果也是不同的。電流隨時間的變化規律，由此看出：正弦交流電需用頻率、峰值和相位三個物理量來描述。交流電所要討論的基本問題是電路中的電流、電壓關系以及功率(或能量)的分配問題。由于交流電具有隨時間變化的特點，因此產生了一系列區別于直流電路的特性。在交流電路中使用的元件不僅有電阻，而且有電容元件和電感元件，使用的元件多了，現象和規律就復雜了。

在以下的幾種方案之中，這一種應該是目前效率最高，電路成本最低的方式。直接藉由Photo-coupler對一次側做回溯控制，調整輸出電壓。相較于其他傳統方案，少一次的switchinglose。將CSpin的電壓固定在0。25V，對6串LED分別做定電流控制。IC會偵測各串FB的位置，將電壓最低那串，也就是Vf總和最高的那串，固定在0。5V。此時由于各串LEDVf值總和的不同，Vf差異所引起多余的電壓會落在MOS上面，造成些許損耗。如果是一般對Vf分BIN過后的LED，損耗應該可以控制在2%以內。少于一般的switchinglose。若使用LLC架構的一次側，有機會讓整體電源效率接近90%。基于現階段各LED廠并不傾向提供高功率LEDVf分Bin的服務。所以必需由用戶自行調整各串LEDVf的總和，造成大量生產時的困擾。目前此方式較適合對效率有極端追求的方案，特別是一些由省電的多寡來定價的項目。

優點：效率高，成本低，

缺點：AC輸入，一次側的設計較為復雜，電源效率跟各串Vf的差異有關。

適用于追求高效率的路燈

2、DC或電池輸入，對6串LED分別做定電流控制

直流電(Direct Current,簡稱DC)，是指方向和時間不作周期性變化的電流，但電流大小可能不固定，而產生波形。又稱恒定電流。所通過的電路稱直流電路，是由直流電源和電阻構成的閉合導電回路。直流電所通過的電路稱直流電路，是由直流電源和電阻構成的閉合導電回路。在該直流電路中，形成恒定的電場。在電源外，正電荷經電阻從高電勢處流向低電勢處，在電源內，靠電源的非靜電力的作用，克服靜電力，再從低電勢處到達高電勢處，如此循環，構成閉合的電流線。所以，在直流電路中，電源的作用是提供不隨時間變化的恒定電動勢，為在電阻上消耗的焦耳熱補充能量。

多串的升壓結構設計，LED驅動的方式與前一種類似，差別在于由原來的AC輸入，改為經由adaptor或是電池輸入。Low-sidesense的設計，只要選擇耐壓夠的MOS，LED可以串到相當多的數目。相較于前面AC輸入的方案，設計較為簡單。但由于多了一次升壓的switching，效率相對較低升壓結構的設計，在適當的范圍內，效率對輸出電壓或是LED數目的變化較降壓為小，所以此架構的LED配置較為靈活。LED數目的變化不易導致輸出電流或效率的改變。適合需任意配置LED數目的應用。

優點：設計簡單，電路成本低;

缺點：效率較低，且跟Vf相關;

適合需靈活配置LED數目的多串LED設計。

3、單串降壓結構

這應該是目前最普遍的方式，設計簡單，效率也高。有些廠商，仍喜歡用單串的設計，優點是將來維修容易。而且可以做模塊化設計。不同功率的路燈可以使用相同的燈條，只要更換路燈面板，插上不同數目的燈條，就可以組合出各種不同功率的路燈。缺點是每一串都需要獨立的電源模塊，成本較高。而降壓的結構，會讓LED的數目，受限于輸入電壓。

例如60V的adaptor,LED最多串到15,16顆，如果要設計20W的燈條，就需要使用較大電流的LED.此種結構，為了使效率達到最高，要讓輸入電壓盡可能接近輸出電壓。也就是說，必需針對LED的數目來調整輸入電壓，或是adaptor的輸出電壓。以10棵LED為例，如果要達到最高效率，就必須把輸入電壓調到約40V左右。而讓降壓的效率達到96%以上。而如果調整LED數目不相對調整輸入電壓，會對效率造成明顯的影響。