低功率(≤20W)LED照明解決方案

低功率LED照明趨勢

LED照明應(yīng)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(shí)世界中，應(yīng)用場景不會(huì)總是很好地符合這三種規(guī)格。但在考慮 LED驅(qū)動(dòng)器解決方案時(shí)，應(yīng)以這些功率大小為基礎(chǔ)。

本文討論了≤20W的低功率應(yīng)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(bào)告，2013年照明領(lǐng)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(yù)測)。 按2013年到2018年27.5 %的年增長率預(yù)測，到2018年銷售額有望達(dá)到149億美元。巨大且不斷增長的市場潛力要求LED驅(qū)動(dòng)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(yù)測高亮度LED的潛力會(huì)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(dòng)器解決方案相關(guān)。單一驅(qū)動(dòng)器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在整個(gè) 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?fù)鋪頋M足全部 LED 驅(qū)動(dòng)器開發(fā)的需求。

LED驅(qū)動(dòng)器的另一常見設(shè)計(jì)約束是成本。DOE的目前近似成本如圖 3所示;驅(qū)動(dòng)器占總制造成本的10%到20%。無論性能如何提高，總成本目標(biāo)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(biāo)如圖4所示，幾乎是每四年減少50%。

工作壽命與LED驅(qū)動(dòng)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(dòng)器中的溫度或者散熱情況。可靠性可使用部件計(jì) 數(shù)方法來計(jì)算，目標(biāo)是減少驅(qū)動(dòng)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(dòng)器元件相關(guān)的功率損失以及拓?fù)淇刂品椒ㄅc散熱設(shè)計(jì)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(dǎo)體控制芯片中。

下面，我們將討論LED驅(qū)動(dòng)器標(biāo)準(zhǔn)和機(jī)構(gòu)要求。

LED驅(qū)動(dòng)器標(biāo)準(zhǔn)和機(jī)構(gòu)要求

用于規(guī)范LED驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)和機(jī)構(gòu)有許多，自愿和強(qiáng)制性方案都有。

表1為關(guān)于照明的幾個(gè)機(jī)構(gòu)的示例。

表1:全球機(jī)構(gòu)規(guī)范范例

該列表應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)或 IEC 60650 第 1 部分，線路瞬態(tài)保護(hù) 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(diǎn)是，用于 LED 器件陣列或系統(tǒng)的NEMA SSL 1電子驅(qū)動(dòng)器。

適用標(biāo)準(zhǔn)的清單較長，同時(shí)”能源之星”方案要求的審查突出了許多 LED 驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)要求，如 表 2 所示。 所列項(xiàng)目都集中于 LED 驅(qū)動(dòng)器，而不一定是燈泡或燈具。

表2：LED驅(qū)動(dòng)器的具體標(biāo)準(zhǔn)和機(jī)構(gòu)要求

闡明了標(biāo)準(zhǔn)和要求后，現(xiàn)在我們可以開始考慮驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)事宜了。 下面我們將談?wù)勛畛Ｓ肔ED燈具型號(hào)中的兩種(MR11和MR16)的驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)。

MR11/16 LED驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)

在當(dāng)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(shè)計(jì)師需要參考的各種規(guī)范和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以便了解任何既定項(xiàng)目中關(guān)于LED驅(qū)動(dòng)減少功耗、功率因數(shù)校正和低THD的設(shè)計(jì)限制。除了相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，還需考慮很多其它可能影響設(shè)計(jì)的因素。包括：

●開發(fā)周期和設(shè)計(jì)復(fù)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(yīng)商選擇與整合

●驅(qū)動(dòng)器的成本、可靠性和使用壽命

●保護(hù)功能—— 過壓保護(hù)(OVP)、過流保護(hù)(OCP)、過溫保護(hù)(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(shè)計(jì)、安全法規(guī)和保護(hù)需求的電源拓?fù)?/span>