眾專家指點LED通用照明系統(tǒng)設(shè)計方案要點

　　不管是大功率的還是小功率的LED照明應(yīng)用，一般都由電源、LED驅(qū)動器、LED、透鏡和基板幾部分構(gòu)成，其中關(guān)鍵的元件是LED驅(qū)動器，它必須提供一個恒流輸出才能保證LED發(fā)出的光不會忽明忽暗、以及不會發(fā)生LED色偏現(xiàn)象，它一般接受24V-48V的直流電壓輸入，但也有一些先進(jìn)的LED驅(qū)動器可直接接受220V市電交流輸入。大多數(shù)客戶都要求采用高性能的LED驅(qū)動器，以滿足“PF值》0.9”和“+85效率”等即將出臺的LED照明規(guī)范。

　　LED照明應(yīng)用的主要設(shè)計挑戰(zhàn)包括以下幾個方面：散熱、高效率、低成本、調(diào)光無閃爍、大范圍調(diào)光、可靠性、安全性和消除色偏。這些挑戰(zhàn)需要綜合運用適當(dāng)?shù)碾娫聪到y(tǒng)拓?fù)浼軜?gòu)、驅(qū)動電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和機械設(shè)計才能解決。

　　Diodes公司亞太區(qū)技術(shù)市場總監(jiān)梁后權(quán)指出：“對設(shè)計師來說，最大的技術(shù)挑戰(zhàn)將是高效率要求、光學(xué)設(shè)計、熱管理和提高某些應(yīng)用的可靠性，如高亮度LED街燈。我們現(xiàn)在提供的一系列LED照明解決方案覆蓋從0.1W到250W的應(yīng)用。”

　　Diodes公司亞太區(qū)技術(shù)市場總監(jiān)梁后權(quán)

　　“在LED照明系統(tǒng)的應(yīng)用中，除了選擇合適的LED產(chǎn)品，一個完整的LED照明設(shè)計還要包括光學(xué)設(shè)計、熱設(shè)計、產(chǎn)品設(shè)計和電氣驅(qū)動設(shè)計。由于LED是低壓器件，因此將高壓交流供電轉(zhuǎn)換為LED使用的低壓恒流驅(qū)動將面臨許多挑戰(zhàn)。”安森美半導(dǎo)體中國區(qū)高級應(yīng)用經(jīng)理鄭宗前指出：“進(jìn)一步說，為了保證LED照明的優(yōu)勢，LED電氣驅(qū)動必須是可靠的、高效率的、安全的和低成本的。因此，針對不同的LED照明的應(yīng)用，首先需要選擇正確的驅(qū)動電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。”安森美半導(dǎo)體現(xiàn)可以提供從1W到500W功率范圍內(nèi)的全部LED照明解決方案。

　　安森美半導(dǎo)體中國區(qū)高級應(yīng)用經(jīng)理鄭宗前

　　為了快速推動LED照明市場的起飛，美國國家半導(dǎo)體公司（NSC）最近瞄準(zhǔn)了一塊非常龐大的白熾燈直接替代市場，即用LED燈直接替代現(xiàn)有家庭或其他應(yīng)用市場中的白熾燈，并推出了一款針對該市場的直接市電輸入LED驅(qū)動芯片LM3445。

　　不管是大功率的還是小功率的LED照明應(yīng)用，一般都由電源、LED驅(qū)動器、LED、透鏡和基板幾部分構(gòu)成，其中關(guān)鍵的元件是LED驅(qū)動器，它必須提供一個恒流輸出才能保證LED發(fā)出的光不會忽明忽暗、以及不會發(fā)生LED色偏現(xiàn)象，它一般接受24V-48V的直流電壓輸入，但也有一些先進(jìn)的LED驅(qū)動器可直接接受220V市電交流輸入。大多數(shù)客戶都要求采用高性能的LED驅(qū)動器，以滿足“PF值》0.9”和“+85效率”等即將出臺的LED照明規(guī)范。

　　LED照明應(yīng)用的主要設(shè)計挑戰(zhàn)包括以下幾個方面：散熱、高效率、低成本、調(diào)光無閃爍、大范圍調(diào)光、可靠性、安全性和消除色偏。這些挑戰(zhàn)需要綜合運用適當(dāng)?shù)碾娫聪到y(tǒng)拓?fù)浼軜?gòu)、驅(qū)動電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和機械設(shè)計才能解決。

　　Diodes公司亞太區(qū)技術(shù)市場總監(jiān)梁后權(quán)指出：“對設(shè)計師來說，最大的技術(shù)挑戰(zhàn)將是高效率要求、光學(xué)設(shè)計、熱管理和提高某些應(yīng)用的可靠性，如高亮度LED街燈。我們現(xiàn)在提供的一系列LED照明解決方案覆蓋從0.1W到250W的應(yīng)用。”

　　Diodes公司亞太區(qū)技術(shù)市場總監(jiān)梁后權(quán)

　　“在LED照明系統(tǒng)的應(yīng)用中，除了選擇合適的LED產(chǎn)品，一個完整的LED照明設(shè)計還要包括光學(xué)設(shè)計、熱設(shè)計、產(chǎn)品設(shè)計和電氣驅(qū)動設(shè)計。由于LED是低壓器件，因此將高壓交流供電轉(zhuǎn)換為LED使用的低壓恒流驅(qū)動將面臨許多挑戰(zhàn)。”安森美半導(dǎo)體中國區(qū)高級應(yīng)用經(jīng)理鄭宗前指出：“進(jìn)一步說，為了保證LED照明的優(yōu)勢，LED電氣驅(qū)動必須是可靠的、高效率的、安全的和低成本的。因此，針對不同的LED照明的應(yīng)用，首先需要選擇正確的驅(qū)動電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。”安森美半導(dǎo)體現(xiàn)可以提供從1W到500W功率范圍內(nèi)的全部LED照明解決方案。

　　安森美半導(dǎo)體中國區(qū)高級應(yīng)用經(jīng)理鄭宗前

　　為了快速推動LED照明市場的起飛，美國國家半導(dǎo)體公司（NSC）最近瞄準(zhǔn)了一塊非常龐大的白熾燈直接替代市場，即用LED燈直接替代現(xiàn)有家庭或其他應(yīng)用市場中的白熾燈，并推出了一款針對該市場的直接市電輸入LED驅(qū)動芯片LM3445。

　　不過，NSC亞太區(qū)電源管理產(chǎn)品市場營銷經(jīng)理吳志民表示：“白熾燈電燈已面世很多年，對于許多多年未改的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，我們的家居照明系統(tǒng)一直也在沿用許多多年未改的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，這個情況并非一朝一夕可以改變過來。例如，基于散熱及照明角度等問題，原有的舊式電燈插座或裝置并不適宜用來安裝LED燈泡。但除了技術(shù)問題之外，成本效益也亦是使LED燈無法普及的最大原因。鎢絲燈泡及霓虹光管的售價約為US$0.6-0.7/Klm，但目前LED燈的售價仍然高達(dá)US$40-50/Klm。”

　　NSC亞太區(qū)電源管理產(chǎn)品市場營銷經(jīng)理吳志民

　　正如以上所說，由于LED燈必須能夠裝設(shè)在原有的舊式插座之內(nèi)，因此散熱是一個必須克服的大問題。但嚴(yán)格來說，這可以利用機械工程技術(shù)解決的問題，LED系統(tǒng)生產(chǎn)商的責(zé)任是努力開發(fā)新技術(shù)，盡量提高LED的亮度（即每單位功率產(chǎn)生的流明量）。吳志民自信地說：“我們可以提供功效效率最高的LED驅(qū)動器，以確保可將整個燈光系統(tǒng)的散熱量減至最少。”

　　LED的相對高成本是LED照明市場目前仍難以大規(guī)模起飛的主要障礙。例如，英飛凌科技有限公司電源管理業(yè)務(wù)部產(chǎn)品市場總監(jiān)Alexander Sommer就說：“大多數(shù)小于25W的典型LED照明應(yīng)用是標(biāo)志燈、標(biāo)識燈、以及替代標(biāo)準(zhǔn)的白熾燈和鹵素?zé)簟５c現(xiàn)有的熒光燈和白熾燈技術(shù)相比，LED初始成本仍然是進(jìn)入大眾市場的一個主要障礙。”

　　英飛凌科技有限公司電源管理業(yè)務(wù)部產(chǎn)品市場總監(jiān)Alexander Sommer

　　Cytech產(chǎn)品及設(shè)計部工程師徐瑞包也認(rèn)同主要商業(yè)化挑戰(zhàn)是成本。他說：“目前各種功率的LED照明系統(tǒng)在電路上都是可以實現(xiàn)的，技術(shù)挑戰(zhàn)來自于終端應(yīng)用的要求，比如應(yīng)用于汽車，要考慮到光學(xué)設(shè)計以及整體散熱設(shè)計等。商業(yè)化部署的挑戰(zhàn)則主要來自于LED成本。”

　　LED照明設(shè)計的散熱考慮

　　25W以下的LED照明系統(tǒng)一般設(shè)計用于像閱讀臺燈、走廊燈、客廳射燈、家用餐燈、小夜燈等應(yīng)用，客戶一般希望這類應(yīng)用設(shè)計得越小巧越好，因此其PCB能安放的設(shè)計空間相對來說比較小，因此長時間使用時封裝空間內(nèi)的溫度有可能會很高。由于設(shè)計師不太可能在其內(nèi)安裝一個散熱風(fēng)扇，因此它的散熱設(shè)計就變得非常關(guān)鍵和重要。

　　“大多數(shù)小于25W的低功率LED照明應(yīng)用要求一定程度的小型化。這常常導(dǎo)致更高的功率密度，盡管功耗不是很大。足夠的散熱管理措施必須通過改進(jìn)的機械結(jié)構(gòu)提供。此外，高電氣效率有助于降低功耗。”Alexander Sommer指出，“如果需要進(jìn)一步減少熱阻，這可以通過電氣隔離來做到，因為它可以實現(xiàn)最高效率的熱傳遞。這些方法也允許實現(xiàn)優(yōu)化的流明輸出。”

　　另一種防止LED長時間工作過熱問題的思路是采用調(diào)光解決方案。飛兆半導(dǎo)體公司高壓IC產(chǎn)品行銷經(jīng)理SangCheol Her表示：“相比熒光燈和白熾燈，采用調(diào)光解決方案是降低LED功耗的重要途徑，這種方案利用調(diào)光控制器來實現(xiàn)。