AC输入LED驱动器技术问题

众所周知，商用及家用照明才是今后LED照明的最大市场。目前，在商用及家用LED照明领域，主流都是不更改原来白热灯泡及卤素灯的基础安装架构，只是用LED光源代替传统照明光源。

　　而传统光源的基础安装及供电的架构亦可分成二大类：（1）直接使用市电供电的白热灯泡；（2）从110VAC/60Hz或220VAC/50Hz转化成高频（20-60kHz）12VAC来供电的卤素灯，即通过交流电子变压器由市电转化成12VAC来供电。第一种为市电供电的架构，采用AC直接输入恒流输出的LED驱动器；后者则为通过交流电子变压器供电来的架构，当转为12VAC输出后，驱动电路便会采用桥式整流，将12VAC转成DC电平，然后使用DC输入LED驱动器。

　　美国国家半导体公司（NSC）亚太区市场经理黎志远指出，在家用或商用照明领域，市电输入LED驱动器与DC输入LED驱动器会因应不同供电基本架构，选择相应方案。他介绍，NSC市电输入驱动器分别有LM3444、LM3445、LM3450;LM3445及LM3450可支援搭配TRIAC可控硅调光器；DC输入驱动器上有LM340X系列降压恒流驱动器；LM342X系升压或升/降压恒流驱动器可供选择。

　　另外，上述亦提到使用LED光源来替代通过高频电子变压器供电的30W-50W卤素灯，例如AR111及MR16,但当电子变压器搭配LED驱动电路时，会经常出现灯光闪烁或引致电子变压器损坏这两大问题，因此市场上希望有成熟的LED驱动器方案可解决此问题。黎志远介绍，NSC亦针对此问题推出了 LM3492驱动器，此方案可模拟传统的卤素灯电阻负载特性，来解决灯光闪烁及损坏电子变压器问题。

　　针对当前AC输入LED驱动器备受部分韩台厂商推崇的情况，TI半导体事业部高性能模拟产品业务拓展经理刘学超表示：“AC输入LED驱动器存在某些需要解决的技术问题，目前还不能断言它就是未来的趋势。”

　　长运通光电技术有限公司技术总监文茂强的观点则更加犀利，他说：“所有的LED驱动器都是工作在DC的，市电输入恒流输出的LED驱动器很少这样设计，集成整流桥工艺、成本都不允许，市电输入LED驱动器不具市场价值。”

　　文茂强表示，当前LED驱动器的发展方向并不统一，难分秋色。长运通光电主张发展“分布式恒流”架构，高压市电和DC驱动都能完美兼顾。他介绍，分布式恒流技术有高可靠性的原因在于，让AC电源部分继续沿用传统开关电源，采用恒压的供电模式。开关电源技术积累会给LED电源设计创造品质条件。在同一功率电源规格下，不用再开发新的电源型号，功率可向下兼容，大大减少电源规格，提高电源统一性。

　　市场期待TRIAC调光LED驱动器

　　传统白热灯泡及卤素灯搭配可控硅（TRIAC）调光器的效果极好，但是一般的AC/DC LED驱动方案搭配LED灯并不理想，经常会出现灯光闪烁及引致调光器损坏。因此，市场亦需要LED驱动方案可搭配不同型号的TRIAC调光器，使得调光效果可与原来的白热灯泡媲美。

　　TI针对室内照明推出了不少外形小巧、支持TRIAC调光的高性能及高可靠性LED驱动器，例如TPS92210.此外，TI还推出了TPS92010,这是TI联合Lemnis Lighting推出的一款完整 LED 照明驱动器参考板，帮助解决成本、调光以及效率三大问题。刘学超透露，该参考板将于2011年第二季度中期供货，配套提供的用户指南包含原理图、材料清单以及测试结果，能够满足可调光LED灯的设计需求。

　　NSC则推出了LM3445和LM3450两款调光IC配合多款的参考设计，可配合不同类型的TRIAC调光器，设计不同类型的LED灯泡，例如筒灯、PAR灯、A灯等等。

　　有业内人士指出，目前的调光控制解决方案均存在整合度不高，周边元件多的问题。黎志远坦诚，确有此事，并表示NSC会继续开发新的市电输入的可控硅调光及非调光恒流输出的LED驱动IC,配合不同的参考设计，减少周边元件甚至输入EMI滤波器，推出更低BOM成本的LED驱动电路板。刘学超也表示，TI今后将更加深入了解LED照明趋势与市场需求，采用小型化设计，降低外部组件成本。

　　无电解电容LED驱动方案渐受重视

　　就在上述国际大厂主攻调光控制技术之时，不少思路灵活的大陆及台湾企业则精简架构，抛弃调光功能，走上了轻装上阵的“实用主义路线”.

　　台湾芯巧公司新推出了无电解电容的LED驱动控制方案，该产品大胆舍弃了调光功能，使得周边原件数量锐减至个位数，整个LED驱动模块完全被整合于球形灯泡中。

　　这是一个专门针对小功率室内照明的LED驱动解决方案。在室内照明尤其是家庭照明中，普通球泡灯对于调光并无太大要求，相反对成本、寿命等因素更为敏感。该产品大陆地区代理商深圳市联盈首锐科技有限公司产品总监谷宗泰介绍，新产品具有寿命长（2万~4.5万小时），成本低（7W灯泡，RMB50元，不含税），生产组装简易等特点，同时提供标准配置和定制化两种服务，能够分别满足新加入LED照明行业的广大山寨厂商和拥有一定技术基础的品牌企业。

　　谷宗泰表示，该无电解电容LED驱动控制方案的主要目标市场是球泡灯和梯形灯管，并已于2010年11月开始量产。虽然目前50元人民币的价格仍然距离普通消费者有一定距离，但随着大量厂商的加入，产量上升成本自然下降，预计将在2011年上半年掀起一波不小的LED家用照明热潮。

　　主流LED路灯采用两级架构

　　在公共照明上，例如LED路灯、隧道灯等，其可靠性及工作寿命最为重要。LED路灯的可靠性及工作寿命除了受到LED的工作温度影响外，亦受LED驱动方案的可靠性及工作效率所影响。

　　LED的温度及散热效果对LED照明系统光衰造成莫大影响。路灯热源除了LED本身以外，LED驱动方案的功率损耗亦会造成发热，增加LED的工作温度。因此，LED驱动器的工作效率需要不断往上提升，以减少对LED温度的影响及增加LED路灯流明度。

　　除此以外，由于LED路灯于户外较恶劣的环境工作，LED的温度可能于突发情况温度飙升，对LED路灯系统造成严重损坏。因此，市场上亟需LED驱动方案可探测LED的温度；如发现LED温度过高，能够做出自动反馈，降低LED的电流，以免对LED造成损坏。

　　黎志远表示，LED路灯使用于户外环境，工作温度变化差距可以相当大，因此LED照明驱动方案在相当宽阔的工作环境温度亦需稳定工作。而NSC所有LED驱动IC的工作温度范围均由-40℃至+125℃，能满足路灯在恶劣环境的工作要求。

　　TI也针对街道照明开发出支持通信，并获得专利的独特高效率多变压器拓扑（AC/DC 效率超过 91%,并采用恒流驱动器），和AC/DC的独特解决方案。刘学超表示，通用照明市场将在未来10年内淘汰35+B照明设备，TI将更加严格地遵守“能源之星”等国际LED照明标准，为LED驱动器开发总体解决方案。

　　在LED路灯照明领域，由于输出功率或光度都比普通商用或家用照明高很多，LED驱动设计要求并不一样。以一个输出功率100W的LED路灯为例，若使用1W或3W功率LED,假设使用市电输出直接恒流的驱动器，需将一百颗1W LED或三十多颗3W LED串联起来，输出电压便会相当高，次级超过60VDC安全操作电压，申请安规考虑会较复杂。此外，智能路灯的设计需要光度控制，采用直接市电输入恒流输出的驱动器相对较困难实现PWM调光。

　　黎志远认为，在LED路灯领域，AC/DC恒压电源加上DC输入恒流驱动器应是LED路灯主流架构。该公司的路灯驱动控制IC LM3464,能有效配合AC/DC恒压电源提升整个路灯电源方案的工作效率高于90%,而且不会产生额外高频噪音，并有效减少路灯电源EMI滤波元件。另外，LM3464支援PWM调光，容易调节LED智能路灯系统的光度，同时能透过温度感应元件探测LED温度，进行LED温度反馈，避免LED在户外恶劣环境温度过高而造成损坏。