LED照明市場要起飛，可靠的驅動電源是關鍵

除了成本還較高以外，今天LED照明仍無法進入大規模商業性應用的另一主要障礙是，電源壽命不匹配及可靠性不足。簡而言之，LED照明(特別是LED路燈)大規模應用的真正瓶頸就在于驅動電源。

Power Integrations公司(簡稱PI)LED產品市場經理Andrew Smith表示：“正如早期的緊湊型熒光燈(CFL)技術因初始質量低下而遭遇需求下降一樣，LED路燈照明的可靠性也受到了質疑。大量的過早故障迫使各地方當局和其他客戶重新考慮LED的技術方法。待質量問題解決后，LED室外照明的主要優勢將會再次推動市場發展。”

尤其是LED路燈，因為主要用于室外環境，要長年經受惡劣環境；在中國南方，外界氣溫部分時間可能高達40℃~50℃；而在寒冷的北方，外界氣溫部分時間則可能低到-20℃~-30℃。因此LED路燈電源的設計和制造技術就更加要注意質量問題。

“大部分路燈故障都可歸因于電源故障，路燈面臨著特殊的設計挑戰，大部分挑戰在傳統電源應用中是不存在的。極高環境溫度的嚴酷條件（導致電路板溫度超過100℃），加上電源與負載(LED)的緊密相鄰，使得標準的適配器技術根本無法湊效。此外，電信轉換器所采用的用來對付高環境溫度的高效率方法，在路燈應用中僅部分有效。”Andrew Smith表示：“長壽命、高環境溫度電源需要采用特殊的設計技術和拓撲結構，才能使電源在嚴酷環境下正常工作。路燈制造商經常無法準確確定電源的適用性，錯誤的技術選擇最后會導致系統過早故障。”

他指出，目前許多用于室外照明的電源都依賴大型鋁電解電容，然而對于要在嚴酷環境中工作的電源的功率轉換電路來說，此類電容的效果并不好。PI極具成本效益的技術無需電解電容或其他短壽命元件(如光耦)，從而大幅提升外部照明方案的可靠性。

LED路燈驅動電源設計門坎高
TI半導體事業部業務拓展經理劉學超針對LED路燈的驅動電源需求指出，LED路燈是由光學、熱學和電子學組成的復雜系統，雖然LED本身的壽命較長，但如果LED驅動電路設計不當，如選用了低質量的有源或無源器件，使整體驅動電路壽命無法與LED匹配，就會影響LED路燈質量及壽命。再者，LED的溫度管理及散熱也非常重要，一旦工作溫度高于100℃，LED本身的可靠性就會受到影響。當然，LED早期失效、組裝局部缺陷及瞬態現象等因素，也導致LED偶爾可能會失效，如果沒有采取恰當的分流保護措施，單顆LED的失效會導致整串LED不亮，影響整體路燈照明效果。

此外，在整體LED照明市場中，LED路燈是功率最高的應用，因此需要多個功率級和復雜的拓樸，以滿足功率因子校正(PFC)、總體諧波失真(THD)、85 PLUS的效率等標準和法規，以及多串LED電流恒定的要求。

美國能源局(DOE)于2009年12月3日針對一體化LED燈項目所發布的‘能源之星’規格最終版，也規定LED驅動器的功率因子必須優于0.7，而工業應用則要優于0.9。此外，在目前LED產品無全面標準情況下，LED必須滿足電氣強制標準，特別是EMC的GB17743對應IEC6100，電流諧波THD的GB17625.1-2003對應IEC61000-3-2:2001，這要求電源要有良好的EMC、PFC/THD。

劉學超認為，要解決LED路燈的電路可靠性問題，必須從驅動拓撲結構進行改進，提高效率，減少元器件數量，另外也可進一步減少成本。

Andrew Smith則建議對LED路燈驅動電源采用金/銀/銅分級體系。例如，金級電源在嚴酷環境下具有長使用壽命，能提供高效率(>90%)，且具有高功率因數。為滿足金級標準的評級要求，電源廠商必須遵循良好的工程經驗（例如，消除功率轉換電路中的電解電容）。銀級和銅級分別適用于工業應用和消費類應用，它們符合這些細分市場的特有屬性。

他指出：“對LED電源采用金/銀/銅分級標準后，生產路燈的系統整合商就可以輕松、安全地選擇正確的技術，無需使自己成為電源專家。作為一家IC供應商，PI支持采取一項通用的LED評級標準。我們正在與各LED制造商和政府機構進行接觸，以期在此項倡議的需要和內容方面達成共識。”

深圳茂碩董事長顧永德則表示，由于LED照明目前還未大規模普及應用，對LED驅動電源的需求量相對較小，并且尚無統一的國家標準，因此許多電源廠商的設計質量不佳，導致電源產品壽命較短，即使在應用條件良好的環境中，一般電源廠家的電源壽命亦達不到1萬小時；如果在夏天40度環境溫度下，有許多廠家的電源壽命超不過4千小時。

壽命及溫度范圍為關鍵所在
顧永德指出，茂碩在設計時便將電源開機溫度規范在-40℃到70℃，獨有的PFC電路及內部屏蔽結構則能充分解決并保證在任何惡劣環境下，電源都能正常開機。再者，通過長時間對灌膠技術的研究，進而調配出密封性最好、散熱性最佳的灌封膠配比，使產品得以獲得完整嚴密的防水保護。茂碩的LED的驅動電源壽命長達5萬小時。

針對現階段的產業情況，顧永德指出許多燈具廠家多是在完成LED基板及結構設計后，才去考慮電源的問題，忽略了電源沖擊對LED芯片的影響，為燈具的光衰減留下隱憂。而對于許多中小電源廠商而言，它們不可能有實力為每批數量不大的燈具專門開發不同的電源，這就造成了燈具廠商找不到技術指標和尺寸大小均合適的電源的普遍現象。

智能型驅動為發展趨勢
顧永德并特別說明智能型驅動電源的重要性，他指出目前市場應用于LED驅動電源管理、LED燈具的智慧節能監控的解決方案可說極少，但是茂碩針對節能、環保、多功能、高可靠和智能化管理等目標設計出照明時間智能控制、DALI智能無極調光、PLC智慧遠程無極調光、PS485或DMX512智能遠程無極調光、紅外感應智能調光、0-10V模擬調光、室內可控硅調光等七大智能調光技術，可根據環境、時間等的變化，由工作人員在控制室通過相關網絡遠程控制LED路燈開關、調光，還可反饋電壓或電流、狀態查詢、故障報警等，既可以省去鋪設專有線路的麻煩，還可以解決遠距離傳輸的問題，非常適合用于LED路燈的遠程控制與管理。

另一值得注意的中國LED驅動電源業者則是廣州金升陽科技有限公司。該公司已針對LED路燈應用推出KC24W系列，此為引線式恒流大功率防水LED驅動電源產品，該系列的產品應用降壓式電路結構，具有效率高、寬輸入電壓范圍、高溫度工作環境、功能齊全等特點，提供PWM 調光、模擬調光等遠程關斷功能。

替代燈管電源朝隔離式發展
針對替代燈管所需的驅動電源，基本上脫機型為發展主要趨勢，這主要是由于市場對安規日趨重視，因此隔離驅動的需求日漸增加。脫機型LED電源市場主要分為高功率和低功率兩個部分，大概以50W為分界線。其中，基于集成型LED的替代燈管大多采用簡單、非絕緣型降壓穩壓器LED驅動電路，產品著重于采用最少的元器件數量和最低的成本，但又必須同時提供足夠的流明/瓦數，以及高于0.7的功率因子，并具有標準的雙向可控硅調光器調光的能力。

再者，高功率LED驅動器通常需要絕緣隔離，以達到UL標準，這往往需要其功率因子大于0.9，并具備調光能力，而這種調光能力可能是通過基礎調光器之外的其他方法實現的。另外還需要產生至少與熒光燈相等的流明/瓦，并具有更長的使用壽命。

LED驅動電源需求增加快速
LED驅動電源器是LED產業鏈發展的保障，也就是說LED電源的質量直接決定了LED產品的可靠性，因此，在LED產業鏈逐步完善的今日，LED驅動電源的成熟也至關重要。一盞LED路燈配置一臺LED驅動電源，根據預測，2013年中國LED驅動電源數量預計達到700萬臺以上，市場規模擴大至17.5億。

然而，LED驅動電源不是傳統電源，技術含量非常高。由于供應受制于技術水準，跟不上需求的進展，產業整體上處于供不應求的狀況。目前LED驅動電源已成為「十城萬盞」工程推廣的瓶頸，也是制約LED照明產業發展的關鍵因素之一。

對LED燈具業者而言，LED驅動電源的成本及使用壽命至關重要，其中的關鍵為采用高質量的元器件并控制生產質量，在保證高性能和可靠性的前提下必須盡可能地降低成本。據了解，近來有大量小型公司紛紛進軍LED驅動電源市場，市場價格因競爭而不斷下滑。如何在保證可靠性和質量的同時，提供最低成本的LED照明解決方案，成為業者需要面對的新挑戰。