LED照明設計基礎知識

圖2：LED驅(qū)動器的基本工作電路示意圖。

值得一提的是，在LED照明設計中，AC-DC電源轉(zhuǎn)換與恒流驅(qū)動這兩部分電路可以采用不同配置：1)整體式(integral)配置，即兩者融合在一起，均位于照明燈具內(nèi)，這種配置的優(yōu)勢包括優(yōu)化能效及簡化安裝等；2)分布式(distributed)配置，即兩者單獨存在，這種配置簡化安全考慮，并增加靈活性。

LED驅(qū)動器根據(jù)不同的應用要求，可以采用恒定電壓(CV)輸出工作，即輸出為一定電流范圍下鉗位的電壓；也可以采用恒定電流(CC)輸出工作，輸出的設計能嚴格限定電流；也可能會采用恒流恒壓(CCCV)輸出工作，即提供恒定輸出功率，故作為負載的LED的正向電壓確定其電流。

總的來看，LED照明設計需要考慮以下幾方面的因素：
輸出功率：涉及LED正向電壓范圍、電流及LED排列方式等
電源：AC-DC電源、DC-DC電源、直接采用AC電源驅(qū)動
功能要求：調(diào)光要求、調(diào)光方式(模擬、數(shù)字或多級)、照明控制
其他要求：能效、功率因數(shù)、尺寸、成本、故障處理(保護特性)、要遵從的標準及可靠性等
更多考慮因素：機械連接、安裝、維修/替換、壽命周期、物流等

二、LED驅(qū)動電源的拓撲結(jié)構(gòu)
采用AC-DC電源的LED照明應用中，電源轉(zhuǎn)換的構(gòu)建模塊包括二極管、開關(FET)、電感及電容及電阻等分立元件用于執(zhí)行各自功能，而脈寬調(diào)制(PWM)穩(wěn)壓器用于控制電源轉(zhuǎn)換。電路中通常加入了變壓器的隔離型AC-DC電源轉(zhuǎn)換包含反激、正激及半橋等拓撲結(jié)構(gòu)，參見圖3，其中反激拓撲結(jié)構(gòu)是功率小于30 W的中低功率應用的標準選擇，而半橋結(jié)構(gòu)則最適合于提供更高能效/功率密度。就隔離結(jié)構(gòu)中的變壓器而言，其尺寸的大小與開關頻率有關，且多數(shù)隔離型LED驅(qū)動器基本上采用“電子”變壓器。

圖3：常見的隔離型拓撲結(jié)構(gòu)。

采用DC-DC電源的LED照明應用中，可以采用的LED驅(qū)動方式有電阻型、線性穩(wěn)壓器及開關穩(wěn)壓器等，基本的應用示意圖參見圖4。電阻型驅(qū)動方式中，調(diào)整與LED串聯(lián)的電流檢測電阻即可控制LED的正向電流，這種驅(qū)動方式易于設計、成本低，且沒有電磁兼容(EMC)問題，劣勢是依賴于電壓、需要篩選(binning) LED，且能效較低。線性穩(wěn)壓器同樣易于設計且沒有EMC問題，還支持電流穩(wěn)流及過流保護(fold back)，且提供外部電流設定點，不足在于功率耗散問題，及輸入電壓要始終高于正向電壓，且能效不高。開關穩(wěn)壓器通過PWM控制模塊不斷控制開關(FET)的開和關，進而控制電流的流動。

圖4：常見的DC-DC LED驅(qū)動方式。