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BULB4W-5  

      近年來,世界上多個國家製定政策以分階段淘汰白熾燈泡。如中國計劃於2015年60W以上普通照明用白熾燈泡全部淘汰。熒光燈及緊湊型熒光燈(CFL)的能效比白熾燈高,但含劇毒物質汞,存在環保顧慮。相比較而言,具備環保優勢、近年來成本穩步下降的高亮度白光LED技術已經快速改進,如今在光輸出方面已可與CFL等正面交鋒,並且還大幅提升能效及延長使用壽命,適合於白熾燈泡替代等LED通用照明應用。

LED燈泡的驅動挑戰及常見驅動方法

      大多數LED是低壓器件,最適合採用恆定電流驅動。要在通用照明應用中最大限度發揮LED節能優勢,就要採用適合的LED驅動電路。

      以LED燈泡為例,典型的LED燈泡包含LED陣列、驅動電路、散光罩、散熱片和螺旋燈頭等主要組件。就驅動電路而言,高能效LED驅動器IC無疑是其中的重點。因為LED燈泡的形狀固定,散熱受限,採用高能效LED驅動器則可幫助將更多電能轉化為光能,幫助散熱。此外,由於LED燈泡空間有限,故須減小驅動電子電路的尺寸以使剩餘空間增多,同時增大散熱片面積;較大功率的燈泡尤為如此。不僅如此,LED正在發生迅速變化,提供多種選擇,這對LED驅動器的選擇也構成了挑戰。出於安規、LED選擇等因素,設計人員還須考慮是採用隔離還是非隔離拓撲結構,由此也影響到LED驅動器的選擇。

安森美半导体用于LED灯泡等应用的NCL3008x高能效初级端稳流方案

圖1 典型LED燈泡剖視圖

      一種常見的LED驅動器拓撲結構是隔離型反激(見圖2)。這種拓撲結構除了提供電氣安全隔離以外,還能對LED串要求的電流進行穩流。安全低壓次級端的電路感測LED電流及電壓,並在安全界限內提供反饋信號,以控制電源轉換過程。次級端元件包括偏置電路、雙運算放大器、精密參考、用於反饋的光耦,以及用於監測LED電流及感測過壓保護故障的電流及電壓感測電阻等。

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圖2 常見的驅動LED串的隔離型反激拓撲結構

      這種經典方案的優勢與缺點並存。例如,它可以輕易地實現高精度的穩流,且能夠在寬工作範圍及製造差異條件下可靠地工作。但這種方案的次級端控制電路消耗電能,由於此電能未轉化為光,故降低了能效。此外,次級端的元器件在印製電路板上佔用空間並增加成本。最後,如果次級端任何元件有故障,仍須把驅動器設計成就算有故障也保安全。

克服經典方案缺點的新穎的初級端穩流技術

      有利的是,設計人員可以選擇一種新的控制架構,將所要求的LED穩流功能從次級端移到初級端,即採用初級端穩流(PSR)技術(亦稱"初級端控制" ),見圖3。初級端穩流方案無須光耦,以及次級端恆流恆壓(CCCV)控制環路元件,如運算放大器、TL431或齊納參考、偏置穩壓器、電流感測電阻及用於過壓保護的電壓感測等,同時在初級端維持高穩流精度。這就提供減少元件數量、簡化PCB佈線、節省電路板空間、簡化LED選擇、提升能效及輕易符合安規等諸多優勢。據統計,設計人員通過消除次級端控制,能夠省去佔用寶貴電路板空間的16至18顆甚或更多元件,這對A19LED燈泡等應用尤為重要。

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圖3 新穎的初級端穩流技術省去次級端控制,提供多種應用優勢。

via OFweek.

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