LED技術推動照明領域的一場革命。因結合小型、低功耗、高可靠性和低成本,使得照明可以在不可能使用白熾燈或螢光燈技術的地方實現。因此,LED照明在辦公室、家庭甚至在汽車上激增。

目前固態照明方案的主要缺點不是LED本身,而是提供照明能量的電源。這些開關電源(Switched-Mode Power Supplies;SMPS)的預期壽命比LED短得多,主要是因為它們所含的磁性元件(magnetic components)和電解電容(electrolytic capacitors)的使用壽命。此外,含有風扇等主動(active)冷卻設備的開關電源尤其易受到在初期故障影響,而另一個缺點是SMPS的體積龐大,是電磁干擾(Electro-Magnetic Interference;EMI)的主要原因。考慮到尺寸和有限的照明安裝空間,SMPS不太可能與LED安裝在相同的PCB上,因此需要互連和引線,這是另一個潛在的故障原因。

然而,電力技術和拓撲的最新進展包含交流直接驅動(Direct AC Drive;DACD)電源配置的出現。這種新方法完全無需傳統的SMPS,在成本、體積、使用壽命及可靠性方面提供多種優勢,然而,並不是所有的DACD方案都相同。

最新的好方法

最新的DACD方案之一是安森美半導體的NCL30170。基於分流拓撲,它提供前述方法的所有優點,包含:是單個IC方案,具有較低的BOM成本及易於擴展功率。此種新方案的一個獨特性是能夠驅動多個外部MOSFET開關,支援多個LED燈串連接,功率能從10W擴展到200W,連接的LED燈串總數和外部開關僅受最高功率水準的限制。

20181220TA31P3圖3 NCL30170是單輸出、多串、分流DACD方案。

在大多數應用中,儘管電源電壓波動,但LED亮度保持不變是很重要的。通常,DACD驅動器能夠實現±10%的穩壓,而新元件可達到±1%,這是非常顯著的提升,因而確保連接LED的持續光輸出。

新元件用一種特有的方法來調節電流,而不是用於傳統DACD方案的線性方法。電壓觸發點保持不變,但以此種方式調節電流使其不再是一個階梯形狀,因而產生平滑的正弦波電流(sinusoidal current)(圖4右),導致低於10%的極佳THD水準。

20181220TA31P4圖4 專有的電流平滑/整形提供平滑的正弦波形。

除了極佳的THD,新CACD方案還提供較佳的功率因數校正(Power Factor Correction;PFC)性能,超過0.98。

總結

LED照明在目前照明方案中佔很大比重。由於現代應用的低功耗、低成本和小尺寸的要求,將使這比例增長,用更加靈活和通用的LED照明汰換舊的白熾燈裝置亦將是未來成長的重要推力。

直到最近,SMPS一直被用於為LED裝置供電,但存在耐用性和使用壽命的問題,而且體積龐大,使得在受限空間安裝LED方案變得複雜與受限。

近期,DACD已成為一種為LED燈串供電的可行技術。這項技術解決SMPS的許多缺點,特別是耐用性和使用壽命、大小和成本,且未來將大幅促進更多的LED照明裝置。現在,業者開發的新CACD元件有助於交流直接技術提供應用所需的性能、靈活性和耐用性,應用於許多終端市場領域。