电子产品世界

　　LED驱动解决方案

　　对于LED照明应用来说，驱动电源部分的作用至关重要，因为如果驱动电源部分无法给予支撑，那么再高的LED光效也是浪费。可以这么说：高效的驱动电源是提高照明系统效率的有力保证。对此，茅于海特别指出：''LED设计中最大的问题是如何保证驱动电源的可靠性来匹配LED的长寿命。这方面必须深入理解可靠性的设计原理和具体方法，并懂得如何测试产品的可靠性。''

　　LED驱动电源的可靠性很大程度上与''热''相关，如果散热效果不佳，电路中电解电容的寿命将大大降低，从而严重影响LED产品的寿命。相关内容我们已经在上文进行了讨论，下面我们将主要介绍其他可能存在的问题以及几款最新的解决方案。

安森美另一款新的低电流LED 驱动方案--NSI45系列双端和三端线性恒流稳流器（CCR），使用了正在申请专利的自偏置晶体管（SBT）技术。这种方案比线性稳压器更简单，且成本更低，但性能相比电阻方案又大幅提升，填补了市场空隙。NSI45系列能够在宽电压范围下保持亮度恒定，输入电压较高时保护LED免受过驱动影响，输入电压较低时仍使LED较亮，帮助减少或消除LED编码库存，以及帮助降低系统总成本等，非常适合低电流LED电流应用。

　　据英飞凌科技（中国）有限公司工业及多元化电子市场事业部销售及业务开发高级总监石敬岩介绍，英飞凌最近也推出了一款支持调光功能的离线型LED驱动IC--ICL8001G,适用于住宅照明 用高效LED灯泡。该产品采用弹性设计，能够替代所有40W/60W/100W白炽灯泡以及所有典型的消费类照明应用。ICL8001G节能效果可达90%,支援多种已安装的墙面调光器，同时也是唯一的整合功率因数校正（PFC）功能的主控式离线型LED驱动器解决方案。

　　虽然LED驱动市场主要由TI、NS、安华高、Linear、NXP等欧美企业，以及聚积、立?、点晶、研晶等台湾厂商占领，但是目前中国本土的几家公司在该领域也表现的颇为活跃。例如上海龙茂微电子有限公司，就推出了各种功率LED所需的恒流驱动电源。''我们的优势是掌握了核心芯片技术，此外我们还集中于路灯、日光灯、隧道灯等的调光技术，并拥有5项专利。''茅于海表示。据悉，龙贸已经量产的降压型大功率LED恒流驱动模块SLM2842J得到了业内不少好评，该模块可以在输入电压为36V时驱动10串6并1W的LED,或者10串2并3W的LED,驱动功率高达60W,效率高达98%.只有1.2W的功率需要耗散，所以发热很低，在60度以下。

　　针对室内照明的新一代LED模组

　　安森美的郑兆雄认为LED照明设计过程中还有一项重要挑战，那就是要保持照明系统或光源的不同组件有尽可能高的能效。应该把光源看作是完整系统，将LED、用于散热的散热片、光学组件，以及电子驱动电路看成一个整体，确保每个组件的设计都提供最大能效。他表示。

　　在实际操作中，瑞丰光电将上述观念模组化，推出了室内照明模组化解决方案。模组化就是将光源、散热部件、驱动电源组成模块批量生产，通过模具制造出标准化的LED照明产品。''瑞丰光电研发中心大功率LED模组开发部主管刘鑫表示，“尽管目前本土企业在LED外延片和芯片方面无法绕过国外企业的专利壁垒，但模组的批量生产具有价格优势，特别对下游LED照明应用企业来说是一个不错的选择。”

　　现在很多企业在球泡灯中加入3520、5050等小功率LED光源用于室内照明，但产品往往存在眩光过强、热处理不够、寿命短、成本高、颜色差异大等问题。“我们认为，将传统灯泡装上LED光源，完全不等同于半导体照明。”刘鑫表示，“LED要想真正走入千家万户，就要发挥其优势，而这应该是一个系统化工程，包括电源系统、LED光源、驱动系统、光学系统、外观结构设计、散热系统、智能控制系统等多个方面。”

　　正如前面提到的，光品质包括演色性、空间均匀性、色彩一致性、无眩光等。瑞丰光电的模组光源解决方案，通过植入色光LED芯片来提升整体光源的演色性，或单一演色性。因为在LED光谱中，红色和绿色这两段较低，如果把绿光芯片和红光芯片串在白光模组中，可以对演色性有非常本质的提升。''刘鑫解释道。由于整体光效靠白光来提升，演色性靠其他芯片的光去来提升，这样做还有助于将光效与演色性分立。

　　“空间均匀性和色彩一致性，首先通过对物料进行选择与优化得以改善。”刘鑫表示。这里的物料选择包括荧光粉和芯片。封装时，可以利用设备去检验芯片以及荧光粉进料激发出的波长有多宽，从而检验来料是否符合要求。其次是模组电源内电路的设计，要考虑到整个模组的串、并情况。第三是要进行严格的制程控制，包括最直接的，就是荧光粉涂布的方式以及多少，这对色彩一致性有很大影响。最后，还要进行物料可靠性控制。

　　随着LED光效的提升，刘鑫认为眩光问题在今后的LED照明设计中将会更加凸显。模组电源通过结构的优化设计，例如使用反射杯来降低眩光。而这也正是瑞丰光电在结构上的创新设计之一，加入反射杯，可以很大程度地减少每颗LED芯片发出光的损失，与此类似的还有加一次透镜、表面粗化处理等，与模组结合都可以提高出光效率。

　　光的寿命包括两个部分，一个是亮度寿命，一个是颜色寿命。亮度寿命直接影响到光源的运行成本，在寿命控制中，首先要考虑的是散热设计。模组光源通过结构设计来解决这个问题。寿命和散热有直接关系，包括芯片、原料，其最直接的寿命影响就来自于热。蓝光的出光效率和荧光粉，都跟结温有很大关系。一般情况下，LED的结温每升高10度，其寿命就会降低一半。刘鑫补充道，''模组在解决热阻方面有其优势。目前LED应用灯具的热阻主要包括LED芯片、封装材料、支架、贴到电路板上的热阻、二次应用系统热阻，如果能够省去中间某个环节，其实就把整个应用过程的热阻省了很大一部分。而使用模组解决方案，可以直接省去了支架热阻和客户买回去以后的再贴片热阻。

　　目前，由于LED灯具类标准的滞后，市场上LED驱动电源主要采取客户定制的运作模式，因此LED灯具 普遍存在电压、电流、功率等级不规范，以及空间有限、散热条件差、电源能耗影响灯具环境温度等问题。飞兆半导体深圳分公司技术市场部经理钱家法表示，不同功率等级的LED应用可能遭遇不同的问题。例如，小功率应用可能由于空间太小导致驱动板无法安置，而安规距离不够、恒流精度不够、温度太高等也是可能出现的问题；中功率应用通常采用PFC＋PWM两级架构，从而导致整体成本过高；而大功率对PFC和恒流的精度要求都很高，直接带来的问题是电路复杂、零件多，PFC和主电流时序需要控制，而且效率低下。针对各种不同的应用场合，飞兆半导体推出了多种LED驱动器解决方案，包括用于室内照明的低功率反激式（PSR SSR）方案、用于室外照明的大功率AHB和LLC方案，以及用于电视机背光照明的多通道驱动解决方案等等。

　　黎志远指出，工程师在设计LED驱动电路的过程中最可能遇到的两个问题是：如何通过电磁干扰检定，以及电路之间的互扰可能造成工作不正常。NS的LM3402/4HV芯片针对DC-DC转换器市场，不仅电源转换效率更高，而且具有较强的抗电磁干扰能力。面向通用照明 ，NS推出的LM3445芯片可以利用三端双向可控硅（TRIAC）调光器调控LED灯泡亮度。黎志远表示：只要采用LM3445解决方案，目前市场上普遍采用的传统灯泡如A灯泡、PAR灯泡、天花射灯等都可改用LED灯泡。

　　该产品与安森美的NCL3000功能类似。NCL3000是一款单段式功率因数校正TRIAC可调光LED驱动器，用于8W-25W功率的住宅及商业AC-DC供电LED照明应用，使用临界导电模式（CrM）反激架构，以单段式拓扑结构提供大于0.95的高功率因数，因而省却DC-DC转换段。恒定导通时间CrM工作特别适合于隔离型反激LED应用，因为控制原理简单，即使在低功率电平时，也能够提供极高能效，这在LED照明领域很重要，目的是符合''能源之星''固态照明规范等各种规范要求及整体系统光效要求。

关键词： 固态照明 光品质 LED封装 光效