解决LED照明的成本、尺寸和调光问题

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白光LED发光效率的大幅改善使得全球固态照明市场正在逐年攀升。根据CommunicationswithSelantek公司的数据显示，2010年，在全球总量为202亿的照明市场中，LED照明灯具的市场规模达到了9600万。预计到2016年，这一数量还将增长到接近10亿。为了帮助LED照明在住宅照明市场获得更大的认可度，解决方案必须能够在有限的空间内可靠地工作，同时具有高效率和低成本。相比传统TRIAC方法更高效的调光方法(如PWM)也有望得到广泛应用。
飞兆半导体(Fairchild)PCIA照明部门技术专家BrianJohnson在日前举办的EuroAsiaPress1：1大会上介绍了LED技术的市场前景和技术挑战。他认为，LED照明设计要实现突破，有三个方面问题的问题亟待解决。首先要面对的是更小的PCB尺寸和BOM成本压力，这需要更紧凑的LED驱动器来适应应用设计，而独立地实现一些功能(如Vdd电源、转换器、针对输入/输出/Vdd的电解电容器)将会增加10%至70%的元件成本；其次是产品使用寿命仍未达到预期水平，产品在高温和高湿度环境下的可靠性不够理想，虽然LED生产厂商号称可以达到50,000小时甚至更长的平均寿命，但许多未经优化的电源系统仍然只能达到10,000至20,000小时，电解电容器等器件的性能也决定了LED的最终寿命，此外，目前大部分产品保修期仅为3年，应扩展到5年(LED照明的使用寿命应达到5年)；最后的关键点则是高性能、高效率的应用对产品的电气设计提出了高要求，包括：高PF(≥0.9)和低THD，满足能源之星(EnergyStar)标准的要求，具有恒定输出电流(峰值电流变化＞5%)、可调光、效率应超过80%。
飞兆半导体开发出了带有功率因数校正(PFC)的FL7701智能非隔离型降压LED驱动器。该器件采用了自动检测AC输入电压状况的数字技术来产生特殊的内部参考信号以实现高PF校正。FL7701可在DC输入电压下工作，自动检测AC或DC输入电压模式。在MR照明应用中，传统使用变压器的技术由于变压器的转换效率将引起额外损耗。现在，采用与DC或AC离线输入直接相连的FL7701，便可以取代这种传统的低效率方法。
FL7701LED驱动器采用SOP-8封装，它结合了小外形尺寸和高功能密度，无需缓冲电路、变压器、Vcc电源，通过集成PFC功能，可让设计人员节省多达20%的总体BOM成本和高达60%的电路板空间。因此，能够满足PCB空间受限的LED灯具和照明装置设计的需求，并且支持模拟调光。FL7701高集成度设计提供了更高的可靠性，相比目前使用寿命达3年的方案，可以使照明使用寿命延长到5年以上。由于FL7701的输入、输出或Vdd电源不需要使用电解电容器，进一步提高了电源的可靠性。该器件还集成了OLP、SLP、TSD保护功能。
高数字功率因数(PF)(＞0.9)和较低的总谐波失真(THD)，以及90%的电气效率，使得FL7701能够帮助客户节约能源，满足如能源之星等全球范围最严苛的法规要求。相比传统方案，FL7701可以实现高达90%的效率，特别适用于室内装饰灯、LED灯泡或PAR灯中的下射灯、反射灯、MR灯或主流E26/E27或双引脚(Bi-Pin)灯座，以及用于低功率照明器材的LED灯。
无独有偶，国际整流器公司(IR)推出的高电压降压稳压器控制ICIRS2980也解决了性能和成本之间的两难，与其它适合非隔离式LED驱动器应用的解决方案相比，IRS2980能够以更低的系统成本提供更高的性能。它使用滞后平均电流模式控制来实现精准的电流调节，搭载附有高电压内部稳压器和高侧电流感应功能的低侧MOSFET驱动器。IRS2980采用片上PWM调光振荡器(非TRIAC调光)，最高工作频率为150Kh，典型工作效率超过了80%。
“该产品在全部工作范围内都保持了高稳定性，可承受较高的纹波而无需额外的精度损耗。在高占空比的情况下效率非常高。当与填谷式无源PFC一起使用时，可在无需额外成本的情况下获得超过0.9的功率因数。”国际整流器公司节能产品部LED产品组经理PeterGreen强调。
BrianJohnson指出，实际测试案例表明，FL7701在-40℃～70℃的工作温度范围内可实现高达92%的效率和＞0.95的功率因数，而THD不到10%。“该方案同样可以用于街灯照明，最多可支持17个灯泡。”他补充道。工程师现在可以通过飞兆的全球功率资源中心(GlobalPowerResources)获得应用笔记、开发板、参考设计、在线工具、FAE以及区域开发中心的电源工程师的设计支持。