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脱机式驱动瓶颈突破 家用LED照明系统可靠性大增

2012-02-20 10:30
魏丁小陆
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  为满足家用LED照明应用市场日益严苛的产品要求,新一代脱机式LED驱动器具备电气隔离、高效率、功率因子校正和Triac调光等功能,并提供良好调节的电流,以保持一致亮度,同时各种保护功能,也提高系统可靠性。 
 
  在过去几年中,显示器背光照明应用一直是驱动发光二极管(LED)市场成长的主要因素。不过现今LED通用照明在商用和住宅市场的吸引力越来越大,也进一步加速了LED市场的成长。根据市场研究机构LEDinside的研究报告指出,2010年商用高流明LED照明系统出现快速成长。这是由于就大多数消费者而言,家用LED照明仍然太过昂贵。反观,对于停车场、办公室、工厂、仓库等商用领域,LED照明却能带来节能和环保等长期益处,加上相关的减税政策,因此这些应用领域的LED照明使用量将出现大幅成长。

  家用LED照明市场将加速成长

  LED灯不仅可以取代高压钠灯、卤素灯和白炽灯,而且在某些领域还能取代节能荧光灯(CFL)和荧光灯。LED商用照明将迅速成长并得到广泛采用,而2012年则是家用LED照明关键的一年。 

  在商用建筑物中,照明一般占总能源使用量的25~40%,因此商业应用开始改用LED照明,其实并不令人感到意外。由于此类应用需要高强度、长时间照明,所以节省电能导致的经济回报亦相对短期。另外,LED附属装置寿命很长,因此大幅降低LED灯的更换成本。更换成本不仅包括照明灯具本身的成本,还包括动手更换的劳动成本,而通常在某些应用中,例如高阶灯照明应用的拆装,这些需要专业级的劳动成本则都是很高。 

  整体而言,从大多数消费者的角度着眼的话,通用的家用LED照明仍然太过昂贵,不过,未来随着LED附属装置价格下降和LED更加广泛供货,照明市场在住宅领域也将出现大幅成长。大多数分析师都预期,住宅市场于2012年以后将加速成长。 

  LED驱动器IC设计考虑多方多面

  正如前面所提,LED照明市场高成长率背后的主要驱动因素是其能大幅降低功耗。若与白炽灯照明相比,提供同样的光输出量(以流明为单位),LED需要的电功率不到白炽灯的20%。如表1所示,LED照明还有更多优势,但也有更多挑战。LED的优势包括寿命比白炽灯更长,这大大降低了更换成本;尤其是在住宅照明市场,能利用以前安装的双向硅控整流器(Triac)调光器给LED调光也是一个主要的优势。LED灯可实时接通,毋需像CFL的预热时间,而且LED灯对电源周期不敏感,这一点也与CFL灯不同。此外,LED照明的附属装置不含任何需要控制或处理的有毒材料,而CFL采用有毒水银蒸气工作。最后,LED可实现新型和非常扁平的外形尺寸,而其他技术则不可能做到。 

  此类新型LED照明应用所涉及的范围非常之广,从4瓦(W)的旋入式可替换型白炽灯泡到100W的街灯、再到需要几百瓦功率的高棚灯等。大多数这些LED灯须要依靠现有的交流电(AC)脱机式电源(视终端应用所处地理位置的不同,通常为90~265交流电压(VAC)来工作。为获得从AC脱机式电源来高效驱动LED的能力,因而产生一些相当独特的LED驱动器IC设计难题。 

  LED驱动器不仅必须提供最高效率以确保节省功率,而且出于安全考虑,还须提供电气隔离。此外,LED驱动器也得提供功率因子校正(PFC)和低谐波失真性能,以适用于多种应用。不仅如此,在很多住宅应用中,LED驱动器还必须提供用现有Triac调光器调光的能力。最后,解决方案须具备成本效益,且总体面积要精小,以使附属装置有足够的空间容纳该解决方案,以吸引商用和住宅用户用LED灯更换现有照明灯。总而言之,必须要有能够满足这些要求的LED驱动器IC可用,这对LED照明应用普及化至关重要。 

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