如何設(shè)計(jì)出高能效低消耗的LED照明系統(tǒng)

我們大多數(shù)人都希望自己的努力能得到回報(bào)，而還有些人可能更希望不勞而獲。這兩種情況很少同時(shí)發(fā)生，但LED照明卻有可能實(shí)現(xiàn)此。眾所周知，LED功耗低，這意味著從幾乎任何其他形式的照明轉(zhuǎn)向LED都將省錢(qián)，而無(wú)任何代價(jià)。它的‘附加’特點(diǎn)是，因?yàn)槟酶俚哪芰縼?lái)點(diǎn)亮您的家或辦公室，也會(huì)對(duì)環(huán)境有所幫助。

從消費(fèi)者的角度來(lái)看，LED提供了有益于環(huán)境和省錢(qián)的回報(bào)，如果您從另一個(gè)角度看，這就像不勞而獲（不包括初始支出）。但真的這么簡(jiǎn)單嗎？理論上應(yīng)該是，但現(xiàn)實(shí)情況是您節(jié)省的可能會(huì)有所不同，這取決于您的LED將交流轉(zhuǎn)換成直流有多高能效。這不是消費(fèi)者通常會(huì)查看的東西，我們可以認(rèn)為，市場(chǎng)還不成熟，不太關(guān)注于此。但實(shí)際上，這只是在給未來(lái)制造問(wèn)題。

高能效功耗低的LED照明設(shè)計(jì)

當(dāng)然，立法規(guī)定，LED和任何其他形式的照明一樣，必須遵守某些功率因數(shù)校正（PFC）規(guī)格。此外，總諧波失真（THD）正越來(lái)越重要。制造商需要開(kāi)發(fā)滿足地區(qū)強(qiáng)制要求的方案，但這些方案滿足這些要求的程度將決定消費(fèi)者可預(yù)期的節(jié)省的總功耗。為了使制造商在多個(gè)地區(qū)開(kāi)展業(yè)務(wù)更加困難，這些規(guī)范在世界各地并不一致。在一個(gè)地區(qū)可以容許的可能在另一個(gè)地區(qū)是不兼容的，這意味著原始設(shè)備制造商（OEM）要么需要開(kāi)發(fā)多個(gè)特定區(qū)域的方案，要么需要標(biāo)準(zhǔn)化一個(gè)符合多個(gè)規(guī)范的方案。

在沒(méi)有一個(gè)“萬(wàn)能的”方案的情況下，OEM可能會(huì)選擇提供針對(duì)每個(gè)地區(qū)優(yōu)化的不同設(shè)計(jì)，或者干脆放棄某些市場(chǎng)。這兩個(gè)選擇都不是理想的，因?yàn)榈谝粋€(gè)選擇會(huì)帶來(lái)更復(fù)雜的構(gòu)建和物料單（BOM），而第二個(gè)選擇會(huì)關(guān)閉潛在的有價(jià)值的銷(xiāo)售渠道。制造商真正需要的是提供一種方案來(lái)滿足多個(gè)地區(qū)的要求，同時(shí)不對(duì)其核心市場(chǎng)構(gòu)成相應(yīng)的成本劣勢(shì)。事實(shí)上，我們幾乎可以說(shuō)，他們希望努力就能有所獲，同時(shí)不付出代價(jià)就有所獲。

有許多應(yīng)用于LED的電源拓?fù)?，一些比另一些好。同時(shí)，這可能表明市場(chǎng)仍然相對(duì)不成熟，沒(méi)有一個(gè)萬(wàn)能的方案。例如，對(duì)于需要適合現(xiàn)有燈泡內(nèi)占位的方案，尺寸和散熱至關(guān)重要。在這些相對(duì)較低功率的應(yīng)用（低于100 W）中，單級(jí)轉(zhuǎn)換器就足夠了，首選的方案是初級(jí)端整流（PSR），因?yàn)樗С质褂幂^小的繞線器件。我們的目標(biāo)是使一個(gè)完整的方案，包括電源整流、轉(zhuǎn)換、調(diào)節(jié)和LED，符合傳統(tǒng)燈泡般大小的尺寸。這意味著更換的LED可以直接插入現(xiàn)有的照明燈具，無(wú)需任何進(jìn)一步的修改，給消費(fèi)者盡可能最好的用戶體驗(yàn)。

真正的挑戰(zhàn)來(lái)自選擇適合的轉(zhuǎn)換器，提供高能效和符合多個(gè)地區(qū)要求的PFC和THD。大多數(shù)針對(duì)100 W以下應(yīng)用領(lǐng)域的轉(zhuǎn)換器使用非連續(xù)導(dǎo)通模式（DCM），這種模式可提供良好的THD，但通常以相對(duì)較大的變壓器為代價(jià)。NCL3038x系列單級(jí)PSR反激式降壓/升壓轉(zhuǎn)換器，使用臨界導(dǎo)通模式（CrM），正在改變OEM對(duì)于LED驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)的方式。

事實(shí)上，該轉(zhuǎn)換器結(jié)合三種模式：負(fù)載超過(guò)80%時(shí)使用CrM，負(fù)載低于80%時(shí)使用谷底模式，負(fù)載極低時(shí)（如待機(jī)模式）使用頻率返走。這使得PFC超過(guò)0.95，THD小于10%，使得一種設(shè)計(jì)適用于多個(gè)市場(chǎng)。