低功率LED通用照明应用分析

    近年来，照明已经成为世界各国推动节能环保所瞄准的一个重要领域。据统计，全球每年约有20%的电能用于照明，这些电能中又有约40%用于低效的白炽灯照明。而随LED在光输出性能、成本等几乎各个方面的持续改进，LED通用照明已经成为白炽灯等传统照明的一种极引人注目的替代解决方案。

　　典型的LED通用照明应用包括电灯泡和荧光灯管替代、嵌灯、街灯及停车灯、工作照明灯、景观照明、广告牌文字电路、建筑物照明等。LED街灯的功率较高，一般在50W至300W之间;LED建筑物及区域照明应用的功率一般在40W到125W之间，属于中等功率范围;30W以下的可统称作低功率LED照明应用，包括特定指向照明，如橱柜内照明、嵌灯、射灯PAR20/30/38灯光替代、台灯等，以及全向照明，如重点照明、家电、通用照明A型灯替代、装饰性灯具及吊扇灯等。本文将重点探讨30W以下功率的低功率LED通用照明应用，以及安森美半导体相应的高能效方案。

　　低功率LED照明应用选择驱动器须考虑的因素

　　LED驱动器的主要功能，就是在工作条件范围下限制电流，而无论输入及输出条件如何变化。其应用设计面临多种限制条件，如高能效、高性价比、宽环境条件、高可靠性、灵活、符合电磁干扰及谐波含量等方面的标准、可改造用于已有应用及能采用传统控制方式工作等。

　　要为低功率LED应用选择适合的驱动器并不容易，需要顾及不同的因素。例如，商业和住宅市场对LED灯具在工作温度、使用时长、性能及“能源之星”等行业标准方面的要求并不相同。此外，灯泡替代应用也存在着独特挑战，如LED电源及驱动器的热度限制、尺寸受限及兼容的调光技术等。

　　就LED通用照明适用的标准而言，主要有美国“能源之星”要求的功率因数校正标准以及欧盟的国际电工委员会对总谐波失真的限制标准。其中，“能源之星”V1版灯具标准要求LED照明灯具具备PFC，适用于嵌灯、橱柜灯及台灯等特定产品，但与功率电平无关。这标准要求住宅应用的功率因数(PF)高于0.7，而商业应用高于0.9。这标准是自愿性标准，将于2011年9月实施。而“能源之星”的1.1版整体式LED灯泡标准已于2010年8月生效，要求输入功率高于5W的灯泡功率因数高于0.7。

　　如前所述，为低功率LED照明应用选择适合的驱动器须考虑众多因素，这其中，有关功率因数等行业标准尤为重要。接下来，我们以安森美半导体的相关产品为例，探讨如何在低功率照明应用中提供高功率因数。

　　改善低功率LED住宅照明应用能效的方案

　　以住宅照明的台灯和橱柜灯等应用为例，功率一般在3W到8W之间。这样的低功率应用最适合采用隔离型反激拓扑结构。但传统离线反激电源转换器在开关稳压器前面采用全波整流桥及大电容，这种配置的功率利用率或输入线路波形的PF较低，仅在0.5至0.6的范围。

　　这就要引入PFC。如可在反激转换器前采用NCP1607B这样的有源PFC，能提供高于0.98的PF，但增加了元件数量及复杂性，且最适合的功率远高于本应用要求。无源PFC方案众多，可改善PF，但通常都使用较多额外元件，增加成本及电路板占用空间，并降低可靠性。