一
、LED區域照明應用要求

LED驅動器的主要功能就是在多種條件下限流
，並要保護LED免受浪湧及其它故障條件影響
，以及提供某種等級的安全性，避免(電氣和/或機械方式的)震動及著火。對於區域照明應用而言，室外環境會給LED驅動器帶來溫度挑戰
，且可能需要承受277 Vac、347 Vac或者甚至480 Vac等比標準電壓更高的交流輸入電壓。

區域照明應用的LED驅動器可能還需要符合某些有關功率因數或諧波含量的規範標準。如歐盟的國際電工聯盟(IEC)的IEC61000-3-2標準對功率超過25 W的照明設備(C類)的諧波含量提出了要求，相當於總諧波失真(THD)低於35%;但符合IEC61000-3-2 C類諧波含量要求並不必然表示功率因數(PF)高於0.9.而某些市場(如美國)通常要求PF高於0.9及THD低於20%.

很(hen)多(duo)區(qu)域(yu)照(zhao)明(ming)應(ying)用(yong)都(dou)在(zai)室(shi)外(wai)
，可(ke)能(neng)會(hui)經(jing)受(shou)各(ge)種(zhong)嚴(yan)格(ge)溫(wen)度(du)條(tiao)件(jian)，從(cong)而(er)使(shi)總(zong)體(ti)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)受(shou)到(dao)影(ying)響(xiang)。而(er)總(zong)體(ti)係(xi)統(tong)設(she)計(ji)對(dui)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)有(you)重(zhong)要(yao)影(ying)響(xiang)，故(gu)使(shi)用(yong)內(nei)部(bu)發(fa)熱(re)較(jiao)少(shao)
、損耗更低的高能效LED驅動器非常重要，而且在設計中要對驅動器與LED熱源進行熱隔離，從而增強係統可靠性。

LED照明的控製也可以變得更加智能化。傳統街燈以定時器或環境光傳感器來自主控製。而利用電力線通信(PLC)或無線控製技術
，可以提供高度靈活的LED區域照明控製，如基於時間的光輸出等級集中控製
、基於車流量傳感器的發光等級控製
，以及根據檢測人

、車活動來調控市中心照明，兼顧步行車及街道照明。LED智能控製技術在節省電能之餘，還不會損及安全性。典型應用有如智能雙亮度等級照明，如公園、加油站頂棚、停車場所、樓梯及電冰箱箱體照明都支持根據需要來調整亮度等級的照明。LED能夠即時導通及關閉
，能夠在這些應用中方便地根據動作或活動來調節照明等級
，如在未檢測到活動時提供20%-40%的亮度等級，而在檢測到活動時提供100%亮度的照明。這樣就利於大量節省額外的電能消耗。

二、LED區域照明電源架構及典型LED驅動方案

1)適合線性燈
、線槽燈等應用的分布式/模塊化方案

大功率LED區域照明應用中，一種常見的電源架構是“功率因數校正(PFC)+恒壓(CV)+恒流(CC)”的三段式架構。這種架構中，交流輸入電源經過功率因數校正和隔離型直流-直流(DC-DC)轉換後，輸出24至80 Vdc的固定電壓，提供給後麵內置DC-DC降壓轉換電路的恒流LED模塊(見圖2)。這種架構的設計提供了能夠現場升級的模塊化途徑，可根據實際需求，靈活改變LED光條數量，從而增加或減小光輸出，滿足具體區域照明應用要求。這種架構下，交流-直流(AC-DC)轉換與LED驅qu動dong電dian路lu並bing未wei集ji成cheng在zai一yi起qi
，而er是shi采cai用yong分fen布bu式shi配pei置zhi，既ji簡jian化hua安an全quan考kao慮lv又you增zeng強qiang係xi統tong靈ling活huo性xing，也ye稱cheng作zuo分fen布bu式shi方fang案an，典dian型xing應ying用yong包bao括kuo線xian性xing燈deng及ji線xian槽cao燈deng等deng。

在這種模塊化途徑下
，一項設計能夠擴展用於多種光輸出等級。而且隨著LED光輸出性能增強，LED模塊要提供相同光輸出等級，所需采用的燈條就更好。而每個燈條都設有一個專用的DC-DC LED驅動器，如可以采用安森美半導體的CAT4201高能效降壓LED驅動器。CAT4201專門優化用於驅動大電流LED,采用具有專利的開關控製算法，提供高能效及精確的LED穩流(可達350 mA)。CAT4201可采用最高36 V的電源電壓供電，並兼容於12 V和24 V標準照明係統。圖3顯示的是CAT4201的高壓LED驅動器配置
，外圍的N溝道MOSFET支持高壓輸入：100 V輸入電壓時LED功率達30 W;50 V輸入時LED功率達13 W.

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2)適合洗牆燈
、外牆燈等應用的整體式/單段式方案

並不是所有的區域照明應用都要求采用分布式/模塊化方案。隨著白光LED性能的快速提升

，新型LED已經可以配合新的LED驅動器設計方法。領先的LED製造商已經推出支持更大電流及具備更高發光性能的新型LED,如CREE的 XP-G係列LED(正向壓降為3.3 V)在1 A電流時可提供330流明光輸出，Seoul Semiconductor的P7係列LED(正向壓降為3.3 V)在1.4 A時可提供400 流明光輸出。在這種條件下
，可以配置新穎的LED驅動器來直接驅動1 A到3 A的大電流。例如
，可以采用安森美半導體的NCL30001功率因數校正TRIAC可調光LED驅動器。

NCL30001是一種整體式 /單段式的LED驅動方案
，這種方案集成了PFC和隔離型DC-DC轉換電路，並提供恒定電流來直接驅動LED.這種方案相當於將AC-DC轉換與LED 驅動兩部分電路整合在一起，均位於照明燈具內，省下了LED光條中集成的線性或DC-DC轉換器。這種整體式方案的電源轉換段更少，減少元器件使用數量 (如光學元件、LED
、電子元件及印製電路板等)、降低係統成本，並支持更高的LED電源總體能效。當然
，這種方案的功率密度更高
，可能並不適合所有區域照明應用，其光學圖案可能更適合較低功率的LED,典型應用包括LED街燈

、外牆燈
、洗牆燈及電冰箱箱體照明等。

這90 W恒壓恒流演示板接受90至265 Vac的擴展通用輸入電壓(更換元件條件下可支持305 Vac)，提供0.7 A至1.5 A的恒定電流輸出範圍(可通過微幅調節電阻來選擇)及30 V至55 V的恒定輸出電壓範圍(可通過電阻分壓器來選擇)

，最大輸出功率90 W,支持50至1,000 Hz調光控製，並包含可連接至可選調光卡的6引腳接口，用於模擬電流調節/雙亮度等級數字調光等智能調光應用。此外，這演示板還提供短路保護、開路保護
、過溫保護、過流保護及過壓保護等豐富保護特性。測試顯示，這演示板在50 W輸出功率
、1,000 mA輸出電壓/48 V正向壓降條件的能效高於87%(詳見表1)
，在50%至100%負載條件下功率因數高於0.9,同時符合IEC61000-3-2 C類設備諧波含量標準。

3)用於更大功率區域照明應用的高能效LLC拓撲結構驅動電源

近年來，業界對超高能效的LED照明拓撲結構興趣日濃
，期望在更大功率的50 W至250 W LED區域照明應用中提供高能效(如高於90%)。要提供這樣高的能效，需要采用高能效的電源拓撲結構，如諧振半橋雙電感加單電容(LLC)拓撲結構
，從而充分發揮零電壓開關(ZVS)的優勢。

在這類要求超高能效的更大功率LED區域照明應用中，可以結合采用安森美半導體的NCP1607 PFC控製器和NCP1397雙電感加單電容(LLC)半橋諧振控製器，用於功率在50到300 W範圍的高能效LED街道照明應用。NCP1397是最新高性能諧振模式LLC控製器，集成了600 V高壓浮動驅動器，支持50到500 kHz的高頻工作，內置高端和低端驅動器，支持可調節及精確的最低頻率
，提供極高能效，並具備多種故障保護特性。

三
、增強LED串可靠性的保護方案

區域照明應用中通常會采用多串LED.雖然LED本身可靠性高，但若LED串中的某個LED開路，那麼整串LED就可能關閉，而街道照明等應用中要避免這種狀況，從而降低後期維護成本。安森美半導體推出了NUD4700 LED電流旁路保護器。這器件是一款分流器件
，萬一LED串中某個LED開路
，則會提供電流旁路，確保在某個LED故障的條件下整串LED不會關閉;而且恰當處理散熱的話，還可支持大於1 A的大電流。

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第二講：大功率LED區域照明驅動方案
街道及停車場照明等大功率LED區域照明挑戰暨驅動電源方案
LED區域照明的電源、保護及聯網方案