LED照明的設(shè)計趨勢和驅(qū)動器架構(gòu)

LED燈泡的價格正在下降，LED燈泡設(shè)計究竟有哪些變化推動了價格的下降？拆解讓我們能夠一窺LED照明的設(shè)計趨勢，例如LED在燈泡內(nèi)如何放置的，以及采用了什么驅(qū)動器架構(gòu)。

　　LED燈泡的價格正在下降。一年前，你可能要花50美元購買相當(dāng)于60W的飛利浦可調(diào)光式LED燈，而現(xiàn)在去百思買購買一個8W、800流明，相當(dāng)于60W的自有品牌Insignia燈，只要17美元。LED燈泡設(shè)計究竟有哪些變化推動了價格的下降？拆解讓我們能夠一窺LED照明的設(shè)計趨勢，例如LED在燈泡內(nèi)如何放置的，以及采用了什么驅(qū)動器架構(gòu)。

　　Insignia球形燈的外觀和節(jié)能燈類似，增加了三個金屬散熱片，并且用塑料燈球替代了玻璃燈球(圖1)

　　燈泡的調(diào)光功能對美國市場來說是個相當(dāng)重要的功能。我用過LutronMaestro調(diào)光開關(guān)，配備了可編程的調(diào)光控制，并且和節(jié)能燈做了逐項的對比。Insignia調(diào)光一致且平滑，調(diào)光也類似于節(jié)能燈。

　　下一步就是觀察燈球內(nèi)部結(jié)構(gòu)，看看LED是如何安裝在里面的。圖2中，塑料燈球罩已經(jīng)用Dremmel工具拆下，可以看到里面6顆Cree的白色LED，照亮燈泡的光混合腔，確保照明的均勻度，防止光像素化。LED安裝在金屬片上，金屬片一面支撐了LED，一面支撐著散熱片。

　　光混合腔的底部是紙片般薄的鋁反光片，能夠?qū)⒐庀蛏喜⑾驘襞萃夥瓷洹?/p>

　　這款燈泡的所有電子部件都在燈底座的鏡面下，是獨立且包裹著的部件。

　　去掉封膠，就能看到電子部件安裝在兩個獨立的pc板上，緊貼彼此。圖3是兩款獨立的pc板，挨著燈泡及底座。

　　為方便對比，圖4所示是一年前拆解的LED燈的驅(qū)動電路。不僅包裝與現(xiàn)在的不同，可以看到其電子部件也更多。例如舊的設(shè)計使用了3個電解電容和一個很大的變壓器。

　　圖5所示，2個不同代的驅(qū)動器并列擺放：Insignia的驅(qū)動器是2個相對較小的板子。這引出了一個問題：燈泡用了什么樣的LED驅(qū)動IC？為什么能采用這么小的驅(qū)動器？

　　　圖6則回答了這個問題：極小的IC上的“SULB”說明這款產(chǎn)品是德州儀器的LM3445.沒有變壓器，說明LED驅(qū)動器設(shè)計是非隔離式的。

　　非隔離燈泡已有先例：白熾燈泡的設(shè)計本身就是非隔離。如果你打破了插在底座上的白熾燈泡玻璃，就能直接接觸交流電線路。顯然，非隔離設(shè)計能夠完全兼容UL規(guī)格。(雖然非隔離AC-DCLED驅(qū)動器的設(shè)計可以既安全又符合UL規(guī)格，但請記住，在實驗室開發(fā)和測試一個非隔離的離線LED驅(qū)動器需要注意安全程序。)

　　要想弄清楚LED驅(qū)動電路設(shè)計的具體情況，我們可以查看德州儀器的應(yīng)用筆記AN2061 LM3445A19 Edison Retrofit Evaluation Board( PEF)里的降壓直流轉(zhuǎn)換器。

　　為了將所有LED驅(qū)動電路塞進底座，Insignia的設(shè)計師放棄單片矩形板，將其分廠兩片圓形的PC板(見圖3)以適應(yīng)燈泡底部空間，并且與LED物理分離。唯一深入燈泡的線纜是低功耗直流線纜，電壓在8–9V左右。更多關(guān)于調(diào)光控制性能的細節(jié)和照片可以在這里看到。

　　【總結(jié)】

　　將CreeLED放在三片燈泡表面的散熱片上。這樣就能快速散去熱量，保證熱量不會影響電源電子器件。

　　強制LED燈泡兼容與白熾燈相同的外殼，便能迫使電源控制電子器件不超出小巧的底座。

　　采用非隔離式降壓型拓撲結(jié)構(gòu)降低部件數(shù)量。更少的部件意味著更低成本、更小尺寸以及更高的可靠性。

　　Insignia是目前市面上性價比最好的LED燈泡之一。