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低功率LED照明趋势

LED照明应用可分为三种基本输入功率范围： 低功率为小于或等于20瓦;中功率为20瓦至50瓦之间;高功率为高于50瓦。在现实世界中，应用场景不会总是很好地符合这三种规格。但在考虑 LED驱动器解决方案时，应以这些功率大小为基础。

本文讨论了≤20W的低功率应用，特别是球形灯泡的替换或改型、现有灯具的替代，以及新制造灯具。

根据Strategies Unlimited的最新LED年度报告，2013年照明领域LED的全球销售额为44亿美元，(LED全球市场： 2014年市场回顾和预测)。 按2013年到2018年27.5 %的年增长率预测，到2018年销售额有望达到149亿美元。巨大且不断增长的市场潜力要求LED驱动器提高效能(效能是每瓦流明数的比率)、降低成本和 延长工作寿命。

美国 能源部(DOE)预测高亮度LED的潜力会超越迄今的传统技术。图 1和图 2所示为能效提高的趋势。能效的分母为输入功率，而输入功率和将能量传递给LED灯串的效率与LED驱动器解决方案相关。单一驱动器拓扑结构在整个 LED 功率范围内不是最佳结构，但可以考虑以最少的拓扑来满足全部 LED 驱动器开发的需求。

LED驱动器的另一常见设计约束是成本。DOE的目前近似成本如图 3所示;驱动器占总制造成本的10%到20%。无论性能如何提高，总成本目标是最终用户接受LED照明解决方案的最大障碍。DOE的2011固态照明市场 讲座中建议的成本目标如图4所示，几乎是每四年减少50%。

工作寿命与LED驱动器本身的可靠性有关。影响可靠性的因素有元件数量、所用元件类型，以及LED驱动器中的温度或者散热情况。可靠性可使用部件计 数方法来计算，目标是减少驱动器中使用的元件。可靠性还受工作温度的影响;因此，减少与LED驱动器元件相关的功率损失以及拓扑控制方法与散热设计一样重 要。发展趋势是省去电解电容和光隔离器等元件，并将功能集成到半导体控制芯片中。

下面，我们将讨论LED驱动器标准和机构要求。

LED驱动器标准和机构要求

用于规范LED驱动器产品的标准和机构有许多，自愿和强制性方案都有。

表1为关于照明的几个机构的示例。

表1:全球机构规范范例

该列表应包括 FCC 要求 47 CFR的 第 15 部分，A 类和 B 类，谐波发射限值 ANSI C82.77-2002 或 IEC 61000-3-2，UL 8750 安全标准或 IEC 60650 第 1 部分，线路瞬态保护 IEEE C62.41.1991，A 类或 A 类可闻噪声。 LM-80： 用于确定 LED 及 LED 模块(而非光源)的流明维持率的指定程序。 LM79：用于测量发光效能的指定程序。 TM-21：用于确定期望使用寿命的指定方法。 最后，但并非最不重要的一点是，用于 LED 器件阵列或系统的NEMA SSL 1电子驱动器。

适用标准的清单较长，同时”能源之星”方案要求的审查突出了许多 LED 驱动器设计要求，如 表 2 所示。 所列项目都集中于 LED 驱动器，而不一定是灯泡或灯具。

表2：LED驱动器的具体标准和机构要求

阐明了标准和要求后，现在我们可以开始考虑驱动器设计事宜了。 下面我们将谈谈最常用LED灯具型号中的两种(MR11和MR16)的驱动器设计。

MR11/16 LED驱动设计

在当今低功率LED照明趋势的解决方案系列的第二部分中，我们列举了设计师需要参考的各种规范和行业标准，以便了解任何既定项目中关于LED驱动减少功耗、功率因数校正和低THD的设计限制。除了相关规范和标准，还需考虑很多其它可能影响设计的因素。包括：

●开发周期和设计复杂性

●效率和效能

●工作温度

●无闪烁和无闪光

●恒流输出容差

●供应商选择与整合

●驱动器的成本、可靠性和使用寿命

●保护功能—— 过压保护(OVP)、过流保护(OCP)、过温保护(OTP)、短路LED、开路LED

●有限的印刷电路板 (PCB) 空间或体积(高度)限制

●找到满足输入和输出电压-电流参数、散热设计、安全法规和保护需求的电源拓扑