智能高效的LED驅(qū)動(dòng)方案設(shè)計(jì)

　　照明用電是全球能耗的一項(xiàng)重要來(lái)源。據(jù)推算，中國(guó)照明用電約占全社會(huì)用電量的12%左右。在各種照明燈具中，歷史悠久但能效較低的白熾燈的應(yīng)用仍然非常廣泛，如果限制低能效光源的使用、同時(shí)大力地推廣及應(yīng)用更高能效及環(huán)保的光源，將利于節(jié)能。

　　因此，包括中國(guó)在內(nèi)，世界上多個(gè)國(guó)家制定政策，分階段淘汰白熾燈泡。如中國(guó)計(jì)劃于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，在市場(chǎng)上已經(jīng)應(yīng)用多年。但熒光燈含劇毒物質(zhì)汞，所引發(fā)的環(huán)保顧慮越來(lái)越多。

　　相比較而言，LED在發(fā)光效率等各方面的性能不斷提升，還兼具環(huán)保及長(zhǎng)壽命特性，越來(lái)越受重視。實(shí)際上，LED筒燈和改裝燈泡已經(jīng)擁有比白熾燈、鹵素?zé)艋駽FL等現(xiàn)在照明技術(shù)更高的能效。而在成本方面，研究發(fā)現(xiàn)，與2010年相比，LED的價(jià)格已經(jīng)加速下降（每年下降13%至24%），預(yù)計(jì)未來(lái)幾年仍會(huì)持續(xù)下降，將幫助降低LED燈泡及燈具的成本。

　　因此，世界各國(guó)紛紛看好及推動(dòng)LED照明產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。例如，中國(guó)國(guó)家發(fā)改委發(fā)布《半導(dǎo)體照明節(jié)能產(chǎn)業(yè)規(guī)劃》，規(guī)劃到2015年LED功能性照明產(chǎn)品市場(chǎng)占有率達(dá)20%以上，LED照明節(jié)能產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值年增長(zhǎng)30%左右，2015年產(chǎn)值達(dá)4，500億元（折合720億美元）。

　　LED通用照明應(yīng)用及發(fā)展前景

　　LED除了廣泛應(yīng)用移動(dòng)設(shè)備、中大尺寸液晶顯示屏（LCD）背光及LED標(biāo)牌等領(lǐng)域外，如今也在越來(lái)越多地用于LED汽車(chē)內(nèi)部/外部照明，如前照燈、霧燈、尾燈、停車(chē)燈、儀表盤(pán)背光、車(chē)頂燈、閱讀燈和氛圍燈等，以及住宅照明和建筑物裝飾照明等LED通用照明。

　　LED通用照明應(yīng)用覆蓋寬廣功率范圍，低至3W到15W的LED住宅照明，中等功率有如15W至 75W的商業(yè)及建筑物裝飾性照明，高至75W到250W的戶外及基礎(chǔ)設(shè)施照明，典型照明產(chǎn)品有如MR16/GU10燈、E27/A19燈泡、鎮(zhèn)流器、筒燈、T8燈管、街燈等。

　　圖1：典型LED通用照明應(yīng)用

　　LED通用照明應(yīng)用極具發(fā)展前景。各種LED通用照明燈具中，近期來(lái)看，LED燈泡（如A19 LED燈泡）的發(fā)展勢(shì)頭驚人。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2012年全球LED燈泡出貨量達(dá)7.35億只，2013年預(yù)計(jì)將增長(zhǎng)到12.25億只；預(yù)計(jì)到2014年將迎來(lái) LED燈泡市場(chǎng)的引爆點(diǎn)，屆時(shí)LED燈泡價(jià)格將會(huì)降至10美元以下，出貨量預(yù)計(jì)較2013年增長(zhǎng)約85%，達(dá)22.70億只；而到2015年出貨量將進(jìn)一步增長(zhǎng)至39億只。

　　高能效驅(qū)動(dòng)器是LED通用照明的重點(diǎn)

　　要將LED照明的節(jié)能功能發(fā)揮至最高，就需要高能效的LED驅(qū)動(dòng)器。我們以LED燈泡為例，典型的 LED燈泡包含LED陣列、驅(qū)動(dòng)電路、散光罩、散熱片和螺旋燈頭等主要組件，見(jiàn)圖2的左半部分。就驅(qū)動(dòng)電路而言，高能效LED驅(qū)動(dòng)器IC無(wú)疑是其中的重點(diǎn)。圖2的右半部分顯示了典型的LED燈泡驅(qū)動(dòng)電路，其中使用的是典型的獨(dú)立式LED驅(qū)動(dòng)器。

　　圖2：（a）典型LED燈泡剖視圖（左圖）；（b）典型LED燈泡驅(qū)動(dòng)電路（右圖）

　　要發(fā)揮LED通用照明的高能效優(yōu)勢(shì)，LED驅(qū)動(dòng)器存在多重挑戰(zhàn)。首先就是能效至關(guān)重要。以LED燈泡為例，其形狀固定，散熱受限，采用高能效LED驅(qū)動(dòng)器則可幫助將更多電能轉(zhuǎn)化為光能，幫助散熱。其次，LED燈泡空間有限，需要更大的散熱片面積，較大功率的燈泡尤為如此。此外，LED正在迅速變化，提供多種選擇，這對(duì)LED驅(qū)動(dòng)器的選擇也構(gòu)成了挑戰(zhàn)。由于LED燈泡空間有限，故須減小驅(qū)動(dòng)電子電路的尺寸以使剩余空間增多，配合散熱。LED通用照明涵蓋不同功率等級(jí)，故須優(yōu)化LED驅(qū)動(dòng)器選擇，以配合不同照明及功率要求。出于安規(guī)、LED選擇等因素，設(shè)計(jì)人員還須考慮是采用隔離還是非隔離拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，由此也影響到LED驅(qū)動(dòng)器的選擇。