低功率LED通用照明設計挑戰暨安森美半導體高能效方案

圖5：基于NCL30000的演示板PF及THD測試結果

    此外，TRIAC調光器應用廣泛，故LED驅動方案的一項挑戰就是兼容TRIAC調光這樣的已有調光技術，因為TRIAC調光器設計針對的是電阻型負載的白熾燈泡(功率因數約為1)，。有利的是，基于NCL30000的設計提供極高的功率因數，輕松符合商業應用的功率因數要求。且用示波器截取的波形顯示，優化設計的NCL30000單段式CrM反激電源的基本電流波形與輸入電壓波形保持同相，輸入電流波形看上去象是電阻型負載的波形，能夠兼容TRIAC調光。

    為了支持客戶在低功率LED商業照明應用中應用NCL30000 PFC控制器，安森美半導體提供設計目標功率低于18 W、旨在以350 mA電流驅動4到15顆LED的三款NCL30000評估演示電路板，分別是NCL30000LED1GEVB(輸入電壓90至135 Vac，TRIAC可調光)、NCL30000LED2GEVB(輸入電壓180至265 Vac，TRIAC可調光)及NCL30000LED3GEVB (輸入電壓90至305 Vac)。當然，客戶可能需要支持更大功率及更大電流的選擇。這時候就需要優化變壓器及輸出整流器和電容等關鍵元器件，并將輸出繞組由串聯改為并聯方式。而且有利的是，NCL30000作為控制器方案，支持寬功率范圍。

    后續方案展望

    LED在通用照明中替代白熾燈泡的應用前景極為廣闊，但仍有不少挑戰有待解決。A型燈、E26、E27等傳統白熾燈包含不同功率等級，如40 W白熾燈一般提供約450流明(lm)的光輸出。如今一流暖白光LED的光效約為100lm/W，考慮到熱效應及光電轉換效率問題，要提供450 lm光輸出，大約需要5到7顆LED，而將這些LED裝配在燈泡內存在著空間及性能方面的挑戰。有利的是，安森美半導體正在開發相應的LED驅動器方案。

    此外，在上述方案中，NCL30000用于隔離型高功率因數拓撲結構。實際上，這器件也可配置為非隔離型降壓或降壓-升壓拓撲結構。

    總結：

    為低功率LED通用照明應用選擇適合的驅動器方案需要顧及跟應用相關的多種因素，如空間、能效、環境條件及兼容的調光技術等。本文以安森美半導體的NCP1014單片開關穩壓器及NCL30000功率因數校正TRIAC可調光LED驅動器為例，重點探討如何應對低功率住宅及商業LED照明應用針對功率因數要求等方面的挑戰，分享了這些方案的相關能效測試結果，顯示它們非常適合用于設計滿足“能源之星”等相關規范標準功率因數要求的低功率照明應用。這兩款產品僅是安森美半導體寬范圍LED驅動器方案的少數示例，客戶利用這些高能效、高性能LED驅動器方案，輔以安森美半導體提供的GreenPoint®網上設計仿真工具，能夠縮短設計周期，加快產品上市。

    參考資料：

    1、《改善“能源之星”住宅照明燈具隔離反激電源轉換器功率因數》設計注釋，安森美半導體，www.onsemi.cn/pub_link/Collateral/DN06051−D.PDF

    2、《離線高功率因數TRIAC調光LED驅動器GreenPoint®參考設計》，安森美半導體，
www.onsemi.com/pub/Collateral/TND398-D.PDF

    3、《配置NCL30000用于TRIAC調光》，安森美半導體，www.onsemi.com/pub/Collateral/AND8448-D.PDF

    4、《NCL30000單段CrM反激LED驅動器電源段設計指引》，安森美半導體

    5、“能源之星”1.1版固態照明要求，www.energystar.gov/index.cfm?c=new_specs.ssl_luminaires■