LED照明应用设计需考虑的各种因素

　　凌力尔特公司电源产品部产品市场总监TonyArmstrong指出：“每种拓扑结构都有其优点和缺点，其中，标准降压型转换器是最简单和最容易实现的方案，升压型和降压-升压型转换器次之，而SEPIC型转换器则最难实现，这是因为它采用了复杂的磁性设计原理，而且需要设计者拥有高超的开关模式电源设计专长。

　　总而言之，终端产品的应用决定LED的拓扑结构，然后再根据LED的拓扑结构和输入电源再合理选择Buck、Boost、SEPIC、或Buck-Boost结构。“一般来说，25W以下选用Buck的较多。更大功率的则倾向于选择Boost结构。效率的话两者一般都可以做到85%以上，LT3755可以做到高达97%的效率。考虑驱动部分BOM成本的时候更应该考虑整体系统成本。徐瑞包说，“随着竞争的加剧，时时会有更低BOM成本的方案，但不一定是最合适的。我们不建议按照这个标准设计产品。PCB面积主要受主要元件的控制，小功率的LED灯尽量采用集成度高的方案。大功率的方案要选用技术集成度高的产品，外围电路简单。此处讨论的都是指DC-DC的解决方案。

　　梁后权也指出：“为了达到高效率要求，应当考虑采用开关模式LED驱动器，大多数这类客户更喜欢选择降压LED驱动器，因为总的效率更高一些。如果从最低BOM成本角度来考虑，开关型LED转换器不是最便宜的。此类客户可能会试图采用线性恒流LED驱动器。这可以提供最低的BOM成本，但效率可能就不会像开关模式LED驱动器那样高。如从最小PCB板面积的角度考虑，通常将选用开关模式转换器，因为它们产生更少的热量，甚至相关的元器件体积也将会更小。

　　模拟、PWM和TRIAC调光方案

　　LED调光解决方案及规范一直在不断变化，直到现在还未固定下来，所以现在市场上存在PWM、模拟及可控硅(TRAIC)三种调光方案。PWM和模拟方法是其中较简单的，但需要构建调光基础架构和新的调光控制器。

　　模拟调光方案的缺点是，LED电流的调节范围局限在某个最大值至该最大值的约10%之间(10:1调光范围)。由于LED的色谱与电流有关，因此这种方法并不适合于某些应用。

　　PWM调光方案则是以某种快至足以掩盖视觉闪烁的速率(通常高于100MHz)在零电流和最大LED电流之间进行切换。该占空比改变了有效平均电流，从而可实现高达3000:1的调光范围(仅受限于最小占空比)。由于LED电流要么处于最大值，要么被关断，所以该方法还具有能够避免在电流变化时发生LED色偏的优点，而在采用模拟调光时这种LED色偏现象是很常见的。

　　SangCheolHer则看好TRIAC调光方案的市场前景，他表示：“可控硅(TRIAC,2线调光)将成为非常流行的解决方案，因为这种技术可以完全使用传统的系统而不需任何改变。而且，它还能够扩展为3线调光，以避免出现与低功率因数值相关的缺陷。

　　TRIAC调光今天是业内非常热的一个话题，最初，TRIAC调光器是为白炽灯而设计的，但大多数用户希望相同的TRIAC调光器也能对替代的LED灯进行调光。梁后权表示：“DiodesZetex目前可为客户提供全部的调光解决方案(包括PWM、模拟和TRIAC)。例如，ZXLD1362LED驱动器用一个ADJ引脚来实现模拟和PWM调光，这就为客户带来了很大的设计灵活性。

　　不过，郑宗前认为，市场上TRIAC调光器的应用方案应该只是过渡性的，长远来说，应该会用PWM调光。他说：“主要的三点决定性因素为：1)用PWM调光从零到最光，都不会有闪烁的现象。2)性能会更好。因为调光输出功率采用了功率因数校正电路，这是配合全球对灯光采用功率因数有强制性的要求，虽然一般从25W开始有这要求，但美国要求灯光从零瓦起已需强制性功率因数校正电路。如采用TRAIC调光将牺牲功率因数和增加了电路的复杂性。因此，采用PWM调光可以提供最好性能的选择，也是未来的趋势。3)成本会更好。用PWM调整占空比，不需要太多额外的控制电路成本。

　　AlexanderSommer也看好PWM调光方案前景，他说：“与模拟调光方法相比，LED的PWM调光方法有以下优点：1)效率更高;2)不管调光程度有多大，允许LED一直在优化的和恒定的电流下工组;3)在整个调光范围内LED颜色色调保持一致(颜色色调像流明输出一样随LED工作电流而变化)。

　　徐瑞包也坦率地说：“个人觉得，调制方式的选择不应该决定于LED的功率。而应决定于终端产品的应用要求。比如，显示背光或者LED装饰灯可能会选用PWM的调光方式，颜色一致性好，亮度级别高。但是对于一般的家用照明或者商业照明，模拟调光或者TRIAC也可以选择，不过会产生色偏，并且调光的级别会很低。

　　梁后权也表示：“为了在连续调光时实现无闪烁，大多数客户喜欢选择PWM调光，因为它可提供更大的调光范围和更好的线性度。取决于你正在使用的调光频率，闪烁现象可以降到最小。模拟调光更容易实现，因为它只需要一个DC电压就可以无闪烁地对LED进行调光。但通常来说，调光范围要窄一些。

　　对于由多个LED构成的大功率照明应用，确保每个LED具有均匀的亮度且不产生任何闪烁也成为了主要的设计障碍，但PWM方法很容易解决调光时的闪烁问题。“若PWM调制器的占空比能保持恒定，就便应该不会存在有灯光亮度不均匀的问题。吴志民表示，“美国国家半导体的LED驱动器不但能确保输出的电流大小均匀，而且也确保画面有极高的光暗对比度。从以这几方面来说，我们的LED驱动器都比市场上的同级产品更出色优胜。

　　TonyArmstrong指出，总之，最终用户所采用的调光方法在很大程度上将由LED本身的最终用途来决定。例如，在LED用于给显示器提供背面照明的汽车信息娱乐系统中，环境照明的亮度变化范围是非常宽的，既有阳光充足时的无比明亮，也有无月之夜的漆黑一片，可谓千差万别。由于人眼对于环境照明条件的轻微变化极其敏感，因此需要3000:1的宽调光范围。这将要求LED驱动器电路采用PWM调光方法。

　　不过，他补充道：“在LED街灯中，由于这种灯常常要么处于接通状态要么处于关断状态，因而只需要一个有限的调光范围即可。在这种场合中，仅需采用一种简单的模拟调光法便能满足要求。

　　如前所述，小于25W的LED照明应用主要是替换标准白炽灯和卤素灯。在这一功率范围上，最可能的一个应用就是替代由基于TRIAC(双向可控硅)的逐步削减入墙式调光器控制的白炽灯或节能灯。目前市场上有前沿和后沿削减调光器，这为整体兼容性带来了挑战，因为从EMI的角度来看TRIAC调光是很差的。

　　“对于要求最佳性价比的非调光应用，使用像英飞凌TDA4863G这样的DCMPFC的单级PFC反激拓扑是一个合适的选择。AlexanderSommer认为，“25W及以上功率范围LED照明应用面向更多的专业市场。调光控制方法的选择将取决于它是替代型还是新安装型。数字照明控制(如DALI或无线解决方案)允许对调光水平进行更精确的控制、以及更多的功能，如日光下调光和占空比感应。替代型安装可能要求兼容旧的模拟1-10V调光控制器。

编辑:Sophy