高能效LED通用照明解決方案

2) 采用交流離線電源為LED供電

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

在反激轉換器方面，根據(jù)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(xù)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式PWM開關穩(wěn)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，具有輸出開路電壓鉗位、采用頻率抖動減少電磁干擾(EMI)信號以及內置熱關閉保護等特性，適合于LED鎮(zhèn)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及驅動電路板

為了展現(xiàn)LED的替代優(yōu)勢，安森美半導體近期對一款從市場上所購得的50 W鹵素臺燈進行了改進(見圖4)，它改用LED燈并采用安森美半導體的NCP1014開關穩(wěn)壓器再輔以適當?shù)纳嵩O計后，光輸出更高，但能耗僅為原臺燈的1/9。實際上，安森美半導體改進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(有關這轉換設計的詳情，請參見安森美半導體的設計白皮書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驅動器則面臨著功率因數(shù)校正(PFC)的問題。在這類可能需要采用PFC控制器的應用中，傳統(tǒng)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，且認證簡單，但在總體能效方面會有折衷，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LED技術的持續(xù)改進，這種架構預計將轉化為更加優(yōu)化、更高能效的方案。根據(jù)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的光源(可長達5萬小時)。除了需要針對具體的LED應用選擇適合的LED驅動解決方案，還需要為LED提供適當?shù)谋Ｗo，因為偶爾LED也會失效。其原因多種多樣，可能是因為LED早期失效，也可能是因為局部的組裝缺陷或是因瞬態(tài)現(xiàn)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鍵應用(故障停機成本高)，或是安全攸關的應用(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，泄漏電流僅為近100 μA;而在遭遇瞬態(tài)或浪涌條件時，LED就會開路，這時NUD4700分流保護器所在的分流通道激活，所帶來的壓降僅為1.0 V，將帶給電路的影響盡可能地減小。這器件采用節(jié)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越來越受到青睞。安森美半導體身為全球領先的高性能、高能效硅解決方案供應商，不論是采用離線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驅動解決方案，滿足相關應用需求，并提供極高能效，支持節(jié)能環(huán)保的最新趨勢，受到客戶的推崇。