低功率(≤20W)LED照明解決方案
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LED照明應用可分為三種基本輸入功率范圍： 低功率為小于或等于20瓦;中功率為20瓦至50瓦之間;高功率為高于50瓦。在現(xiàn)實世界中，應用場景不會總是很好地符合這三種規(guī)格。但在考慮 LED驅(qū)動器解決方案時，應以這些功率大小為基礎。
本文討論了≤20W的低功率應用，特別是球形燈泡的替換或改型、現(xiàn)有燈具的替代，以及新制造燈具。
根據(jù)Strategies Unlimited的最新LED年度報告，2013年照明領域LED的全球銷售額為44億美元，(LED全球市場： 2014年市場回顧和預測)。 按2013年到2018年27.5 %的年增長率預測，到2018年銷售額有望達到149億美元。巨大且不斷增長的市場潛力要求LED驅(qū)動器提高效能(效能是每瓦流明數(shù)的比率)、降低成本和 延長工作壽命。
美國 能源部(DOE)預測高亮度LED的潛力會超越迄今的傳統(tǒng)技術(shù)。圖 1和圖 2所示為能效提高的趨勢。能效的分母為輸入功率，而輸入功率和將能量傳遞給LED燈串的效率與LED驅(qū)動器解決方案相關(guān)。單一驅(qū)動器拓撲結(jié)構(gòu)在整個 LED 功率范圍內(nèi)不是最佳結(jié)構(gòu)，但可以考慮以最少的拓撲來滿足全部 LED 驅(qū)動器開發(fā)的需求。
LED驅(qū)動器的另一常見設計約束是成本。DOE的目前近似成本如圖 3所示;驅(qū)動器占總制造成本的10%到20%。無論性能如何提高，總成本目標是最終用戶接受LED照明解決方案的最大障礙。DOE的2011固態(tài)照明市場 講座中建議的成本目標如圖4所示，幾乎是每四年減少50%。
工作壽命與LED驅(qū)動器本身的可靠性有關(guān)。影響可靠性的因素有元件數(shù)量、所用元件類型，以及LED驅(qū)動器中的溫度或者散熱情況?？煽啃钥墒褂貌考? 數(shù)方法來計算，目標是減少驅(qū)動器中使用的元件。可靠性還受工作溫度的影響;因此，減少與LED驅(qū)動器元件相關(guān)的功率損失以及拓撲控制方法與散熱設計一樣重 要。發(fā)展趨勢是省去電解電容和光隔離器等元件，并將功能集成到半導體控制芯片中。
下面，我們將討論LED驅(qū)動器標準和機構(gòu)要求。
LED驅(qū)動器標準和機構(gòu)要求
用于規(guī)范LED驅(qū)動器產(chǎn)品的標準和機構(gòu)有許多，自愿和強制性方案都有。
表1為關(guān)于照明的幾個機構(gòu)的示例。
表1:全球機構(gòu)規(guī)范范例
該列表應包括 FCC 要求 47 CFR的 第 15 部分，A 類和 B 類，諧波發(fā)射限值 ANSI C82.77-2002 或 IEC 61000-3-2，UL 8750 安全標準或 IEC 60650 第 1 部分，線路瞬態(tài)保護 IEEE C62.41.1991，A 類或 A 類可聞噪聲。 LM-80： 用于確定 LED 及 LED 模塊(而非光源)的流明維持率的指定程序。 LM79：用于測量發(fā)光效能的指定程序。 TM-21：用于確定期望使用壽命的指定方法。 最后，但并非最不重要的一點是，用于 LED 器件陣列或系統(tǒng)的NEMA SSL 1電子驅(qū)動器。
適用標準的清單較長，同時”能源之星”方案要求的審查突出了許多 LED 驅(qū)動器設計要求，如 表 2 所示。 所列項目都集中于 LED 驅(qū)動器，而不一定是燈泡或燈具。
表2：LED驅(qū)動器的具體標準和機構(gòu)要求
闡明了標準和要求后，現(xiàn)在我們可以開始考慮驅(qū)動器設計事宜了。 下面我們將談談最常用LED燈具型號中的兩種(MR11和MR16)的驅(qū)動器設計。
MR11/16 LED驅(qū)動設計
在當今低功率LED照明趨勢的解決方案系列的第二部分中，我們列舉了設計師需要參考的各種規(guī)范和行業(yè)標準，以便了解任何既定項目中關(guān)于LED驅(qū)動減少功耗、功率因數(shù)校正和低THD的設計限制。除了相關(guān)規(guī)范和標準，還需考慮很多其它可能影響設計的因素。包括：
●開發(fā)周期和設計復雜性
●效率和效能
●工作溫度
●無閃爍和無閃光
●恒流輸出容差
●供應商選擇與整合
●驅(qū)動器的成本、可靠性和使用壽命
●保護功能—— 過壓保護(OVP)、過流保護(OCP)、過溫保護(OTP)、短路LED、開路LED
●有限的印刷電路板 (PCB) 空間或體積(高度)限制
●找到滿足輸入和輸出電壓-電流參數(shù)、散熱設計、安全法規(guī)和保護需求的電源拓撲
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