LED照明的設計趨勢和驅動(dòng)器架構

LED燈泡的價(jià)格正在下降，LED燈泡設計究竟有哪些變化推動(dòng)了價(jià)格的下降？拆解讓我們能夠一窺LED照明的設計趨勢，例如LED在燈泡內如何放置的，以及采用了什么驅動(dòng)器架構。

　　LED燈泡的價(jià)格正在下降。一年前，你可能要花50美元購買(mǎi)相當于60W的飛利浦可調光式LED燈，而現在去百思買(mǎi)購買(mǎi)一個(gè)8W、800流明，相當于60W的自有品牌Insignia燈，只要17美元。LED燈泡設計究竟有哪些變化推動(dòng)了價(jià)格的下降？拆解讓我們能夠一窺LED照明的設計趨勢，例如LED在燈泡內如何放置的，以及采用了什么驅動(dòng)器架構。

　　Insignia球形燈的外觀(guān)和節能燈類(lèi)似，增加了三個(gè)金屬散熱片，并且用塑料燈球替代了玻璃燈球(圖1)

　　燈泡的調光功能對美國市場(chǎng)來(lái)說(shuō)是個(gè)相當重要的功能。我用過(guò)LutronMaestro調光開(kāi)關(guān)，配備了可編程的調光控制，并且和節能燈做了逐項的對比。Insignia調光一致且平滑，調光也類(lèi)似于節能燈。

　　下一步就是觀(guān)察燈球內部結構，看看LED是如何安裝在里面的。圖2中，塑料燈球罩已經(jīng)用Dremmel工具拆下，可以看到里面6顆Cree的白色LED，照亮燈泡的光混合腔，確保照明的均勻度，防止光像素化。LED安裝在金屬片上，金屬片一面支撐了LED，一面支撐著(zhù)散熱片。

　　光混合腔的底部是紙片般薄的鋁反光片，能夠將光向上并向燈泡外反射。

　　這款燈泡的所有電子部件都在燈底座的鏡面下，是獨立且包裹著(zhù)的部件。

　　去掉封膠，就能看到電子部件安裝在兩個(gè)獨立的pc板上，緊貼彼此。圖3是兩款獨立的pc板，挨著(zhù)燈泡及底座。

　　為方便對比，圖4所示是一年前拆解的LED燈的驅動(dòng)電路。不僅包裝與現在的不同，可以看到其電子部件也更多。例如舊的設計使用了3個(gè)電解電容和一個(gè)很大的變壓器。

　　圖5所示，2個(gè)不同代的驅動(dòng)器并列擺放：Insignia的驅動(dòng)器是2個(gè)相對較小的板子。這引出了一個(gè)問(wèn)題：燈泡用了什么樣的LED驅動(dòng)IC？為什么能采用這么小的驅動(dòng)器？

　　　圖6則回答了這個(gè)問(wèn)題：極小的IC上的“SULB”說(shuō)明這款產(chǎn)品是德州儀器的LM3445.沒(méi)有變壓器，說(shuō)明LED驅動(dòng)器設計是非隔離式的。

　　非隔離燈泡已有先例：白熾燈泡的設計本身就是非隔離。如果你打破了插在底座上的白熾燈泡玻璃，就能直接接觸交流電線(xiàn)路。顯然，非隔離設計能夠完全兼容UL規格。(雖然非隔離AC-DCLED驅動(dòng)器的設計可以既安全又符合UL規格，但請記住，在實(shí)驗室開(kāi)發(fā)和測試一個(gè)非隔離的離線(xiàn)LED驅動(dòng)器需要注意安全程序。)

　　要想弄清楚LED驅動(dòng)電路設計的具體情況，我們可以查看德州儀器的應用筆記AN2061 LM3445A19 Edison Retrofit Evaluation Board( PEF)里的降壓直流轉換器。

　　為了將所有LED驅動(dòng)電路塞進(jìn)底座，Insignia的設計師放棄單片矩形板，將其分廠(chǎng)兩片圓形的PC板(見(jiàn)圖3)以適應燈泡底部空間，并且與LED物理分離。唯一深入燈泡的線(xiàn)纜是低功耗直流線(xiàn)纜，電壓在8–9V左右。更多關(guān)于調光控制性能的細節和照片可以在這里看到。

　　【總結】

　　將CreeLED放在三片燈泡表面的散熱片上。這樣就能快速散去熱量，保證熱量不會(huì )影響電源電子器件。

　　強制LED燈泡兼容與白熾燈相同的外殼，便能迫使電源控制電子器件不超出小巧的底座。

　　采用非隔離式降壓型拓撲結構降低部件數量。更少的部件意味著(zhù)更低成本、更小尺寸以及更高的可靠性。

　　Insignia是目前市面上性?xún)r(jià)比最好的LED燈泡之一。