隨著LED燈在眾多領域里的應用,譬如商業照明和家庭照明,LED照明已全面有取代傳統白熾燈和熒光燈之勢,因為相比傳統照明,LED照明盡管在價格上偏貴于傳統照明,但它具備節能,光效高,壽命長,無污染等顯著優點,所以,LED照明能在短時內被市場認同。另外,隨著能源資源無節制地消耗,帶有節能性能的照明產品已受到政府組織的推廣,一些國家的能源組織也有發布相關政策,補貼滿足其標準的照明產品。如商業照明產品功率因數大于0.9,家用大于0.7就是美國能源之星的強制要求之一。所以在關注LED燈高光效,長壽命特點的同時,在保證低元器件成本的前提下,設計出具有高功率因數且性能高可靠LED驅動變得尤為重要。
1 LED照明的發展概述
消費者從傳統照明轉換到LED照明是已經被認為是大勢所趨,有文章指出,LED照明相比白熾燈可以節省80%的能源,其壽命可以長至10年-20年之久。另外,LED燈相比緊湊性節能燈,不含有對環境有害的物質,如水銀,汞等重金屬物質,也沒有像節能燈(CFL)在啟動時暖燈時間長的問題,所以在全球資源緊張的大環境下,平衡到對環境與能源的厲害關系,政策上也會加速推廣LED照明,因為LED照明在發光原理、節能、環保的層面上都遠遠優于傳統照明產品,盡管短時間內LED照明的成本很高,譬如傳統60W白熾燈零售價格只有7W LED燈的1/10還不到,所以家庭用戶現階段對LED燈的價格承受能力還是有限的,但另一方面,在大多新建設中的商業照明市場中,如酒店和商場都使用了LED照明,已鮮見再有傳統照明的影子。
本文就將主要探討LED照明的驅動部分,怎樣降低輸入電流諧波,提高輸入功率因數。發達國家在照明領域里的能源問題已非常重視,譬如歐洲能源標準EVP5和美國能源之星在這方面已明確規定,住宅照明驅動器的功率因數PF必須大于0.7,商業照明大于0.9的強制性要求。
2 降壓式明緯LED驅動器
2.1 介紹說明降壓式LED驅動器
三種常用的基本電源轉換結構通常是指降壓BUCK,升壓BOOST和升降壓BOOK-BOOST結構,它們都是非隔離式的,輸入和輸出電壓共同接在同一地線上。每種結構都有其自身的特性,如靜態電壓轉換率,輸入輸出電流特性,輸出電壓紋波和最重要的頻率響應特性,最普遍和最簡單的結構要數降壓式BUCK結構,通常設計時選擇降壓結構是基于LED上的輸出電壓總是小于輸入電壓,并且可以用非隔離式結構。這里再提一下降壓式結構的另外一個特點,因為主開關管的電流在每個開關周期內都是由零上升到額定值,所以它的輸入電流總是非連續的,而輸出電流時連續的,這是由于輸出電流是依靠電感和輸出端的電容會提供的。
在實際LED驅動器設計中,對于中、高LED電壓輸出都會采用降壓式結構,因為不僅結構簡單,而且元件成本和轉換效率上有明顯的優點,所以其應用非常廣。