高能效LED通用照明解決方案

2) 采用交流離線(xiàn)電源為LED供電

在采用交流離線(xiàn)電源為LED供電的應用中，涉及到眾多不同的應用場(chǎng)合，如電子鎮流器、熒光燈替代、交通信號燈、LED燈泡、街道和停車(chē)照明、建筑物照明、障礙燈和標志等。在這些從交流主電源驅動(dòng)大功率LED的應用中，有兩種常見(jiàn)的電源轉換技術(shù)，即在需要電流隔離(galvanic isolation)時(shí)使用反激轉換器，或在不需要隔離時(shí)使用較為簡(jiǎn)單的降壓拓撲結構。

在反激轉換器方面，根據輸出功率的不同，可以采用安森美半導體的不同反激轉換器。例如，安森美半導體的NCP1013適合于功率高達5 W(電流為350 mA、700 mA或1 A)的緊湊型設計應用，NCP1014/1028可以提供高達8 W的連續輸出功率，而NCP1351則適合于大于15 W的較大功率通用應用。

以NCP1014/1028為例，這是安森美半導體推出的離線(xiàn)式PWM開(kāi)關(guān)穩壓器，具有集成的700 V高壓MOSFET，均采用350 mA/22 Vdc變壓器設計及700 mA/17 Vdc配置，輸入電壓范圍為90至265 Vac，具有輸出開(kāi)路電壓鉗位、采用頻率抖動(dòng)減少電磁干擾(EMI)信號以及內置熱關(guān)閉保護等特性，適合于LED鎮流器、建筑物照明、顯示器背光、標志和通道照明及作業(yè)燈等應用。

圖4：原50 W鹵素臺燈、所用變壓器及改造后所用的LED及驅動(dòng)電路板

為了展現LED的替代優(yōu)勢，安森美半導體近期對一款從市場(chǎng)上所購得的50 W鹵素臺燈進(jìn)行了改進(jìn)(見(jiàn)圖4)，它改用LED燈并采用安森美半導體的NCP1014開(kāi)關(guān)穩壓器再輔以適當的散熱設計后，光輸出更高，但能耗僅為原臺燈的1/9。實(shí)際上，安森美半導體改進(jìn)的這臺燈的總能耗甚至比基于變壓器的原鹵素臺燈的電能損耗更低(有關(guān)這轉換設計的詳情，請參見(jiàn)安森美半導體的設計白皮書(shū)TND358，網(wǎng)址：http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/TND358-D.PDF)。

值得一提的是，在照明應用中，如果輸出功率要求高于25 W，LED驅動(dòng)器則面臨著(zhù)功率因數校正(PFC)的問(wèn)題。在這類(lèi)可能需要采用PFC控制器的應用中，傳統的解決方案是PFC控制器+PWM控制器的兩段式方案。這種方案支持模塊化，且認證簡(jiǎn)單，但在總體能效方面會(huì )有折衷，如假設交流-直流(AC-DC)段的能效為87%至90%，直流-直流(DC-DC)段能效為85%至90%，則總能效僅為74%至81%。隨著(zhù)LED技術(shù)的持續改進(jìn)，這種架構預計將轉化為更加優(yōu)化、更高能效的方案。根據要求的不同，有多種可供選擇的方案，如：PFC+非隔離降壓、PFC+非隔離反激或半橋LLC、NCP1651/NCP1652單段式PFC方案。

保護通用照明應用中的LED

如前所述，LED是一種使用壽命極長(cháng)的光源(可長(cháng)達5萬(wàn)小時(shí))。除了需要針對具體的LED應用選擇適合的LED驅動(dòng)解決方案，還需要為L(cháng)ED提供適當的保護，因為偶爾LED也會(huì )失效。其原因多種多樣，可能是因為L(cháng)ED早期失效，也可能是因為局部的組裝缺陷或是因瞬態(tài)現象導致失效。必須對這些可能的失效提供預防措施，特別是因為某些應用屬于關(guān)鍵應用(故障停機成本高)，或是安全攸關(guān)的應用(如頭燈、燈塔、橋梁、飛行器、飛機跑道等)，或是在地理上難于接近的應用(維護困難)等。在這方面，可以采用安森美半導體的NUD4700 LED分流保護解決方案。圖5是這種分流保護解決方案的應用及原理示意圖。

在LED正常工作時(shí)，泄漏電流僅為近100 μA;而在遭遇瞬態(tài)或浪涌條件時(shí)，LED就會(huì )開(kāi)路，這時(shí)NUD4700分流保護器所在的分流通道激活，所帶來(lái)的壓降僅為1.0 V，將帶給電路的影響盡可能地減小。這器件采用節省空間的小型封裝，設計用于1 W LED(額定電流為350 mA@ 3 V)，如果散熱處理恰當，也支持大于1 A電流的操作。

圖5：安森美半導體NUD4700 LED開(kāi)路分流保護器的應用示意圖

總結：

LED所擁有的眾多優(yōu)勢使其在通用照明市場(chǎng)越來(lái)越受到青睞。安森美半導體身為全球領(lǐng)先的高性能、高能效硅解決方案供應商，不論是采用離線(xiàn)交流電源或是寬輸入范圍的直流-直流(DC-DC)電源供電的LED照明應用，都能提供高能效的電源轉換控制及LED驅動(dòng)解決方案，滿(mǎn)足相關(guān)應用需求，并提供極高能效，支持節能環(huán)保的最新趨勢，受到客戶(hù)的推崇。