LED驅動電源的功率因子很快將達到95%以上
上傳人:未知 上傳時間: 2010-11-19 瀏覽次數: 238 |
隨著科技的進步,照明工具與方式不斷改變,用戶對于照明器具所呈現出來的照度、均勻度、演色性及能源效率等需求標準愈來愈高,現階段而言,最受矚目的照明后起之秀當非LED照明莫屬。以電燈泡和熒光燈管替代、嵌燈、街燈及停車燈、工作照明燈(臺燈、櫥柜內照明)、景觀照明、廣告牌文字電路、建筑物照明等一般照明市場為例,預計到2012年,LED照明市場規模將成長至13.08億美元,年復合成長率高達17.4%。因此,LED通用照明已成為熱門市場。
然而LED在照明市場應用上仍存在某些問題,其中包括LED一致性、壽命測試,尤其是電源供應與驅動系統規格等問題還有待解決等。在LED驅動電源方面的要求包括高效率、高功率因子、高電流控制精度、高可靠性、安全隔離、符合EMI標準、體積小、成本低等。值得注意的是,最新的能源之星標準提出對于大于5W的LED照明產品,要求功率因子指標(PFC)必須大于0.7,如此才能進一步達成節能的目的。
電源輸入系統要求各有不同
分析LED燈具的成本結構,散熱組件約占三成,電源供應系統占兩成,組裝部分占5%,LED組件則占最大比例,達45%之多。在LED燈具的各個部分中,電源模塊肩負節能重任。目前市場上的LED照明電源輸入系統可分為為兩類,一類前端為AC電源輸入系統加上后端的恒流控制模塊,此類產品包括冷凍柜燈條、室內燈具、路燈、臺燈、MR16、AR111等。另一類為交流電源直接輸入系統整合AC/DC轉換器和恒流線路,此類產品包括E27和GU10等燈泡型LED燈、PAR燈、T5和T8 LED燈管等。
根據凱鈺科技資深經理何紹加表示,第一類電源設計除了應選擇前端效率較佳的恒定電壓電源供應器外,后端恒定電源控制的電源模塊則依其產品特性采用效率較佳的電源設計。其優點在于前端AC/DC的電源供應器,如開關電源、DC適配器等恒定電壓電源,可選擇性高且多有安規認證的方案,從而降低設計的門坎。
第二類電源設計則由于整合了AC/DC的電路和恒定電流電路,主要的難度存在于功率因子、電源效率和安規等方面的考慮,設計也存在一些難度。針對此,業者表示,不同功率的交流-直流(AC-DC) LED照明應用所適合的電源拓撲結構各不相同。如在功率低于80 W的應用中,反激拓撲結構是標準選擇;而在講究高效能的應用中,諧振半橋雙電感加單電容(HB LLC)則是首選。
高電源轉換效率為追求目標
據了解,超高效能的LED照明拓撲結構在近年來頗受歡迎,業者主要是寄望能以在相對較低的功率級別(<50W)提供高于90%的效能,而如此高的效能需要以新的拓撲結構達成,例如以諧振半橋拓撲結構取代反激拓撲結構,如此可充分發揮零電壓開關(ZVS)的優勢。
從應用的功率等級來看,AC-DC供電的LED一般照明應用包括低功率、中等功率和大功率等不同類型。低功率應用的功率范圍通常在1到12W之間;中等功率涵蓋8到40W范圍;大功率應用的功率常高于40W。 整體而言,LED照明驅動電源業者面臨的主要挑戰便是LED驅動器應挑戰更高的轉換效率,尤其是在驅動大功率LED時更是如此,因為所有未作為光輸出的功率都作為熱量耗散,電源轉換效率的過低,將會影響LED節能效果的發揮。
首先,在1W到8W的低功率LED一般照明方面,典型應用如G13、GU10、PAR16、PAR20和嵌燈等。此類應用的輸入電壓范圍在交流90至264V之間,恒流輸出電流包括350mA和700mA兩種,效能要求為80%,并要求提供短路保護和過壓保護等保護功能。在8W至25W LED一般照明應用要求及方案方面,則分為無PFC及有PFC。
針對無PFC的情況, 8W到25W AC-DC LED照明的典型應用如PAR30、PAR38和嵌燈。在此類應用中,輸入電壓要求為85~135 Vac或185~264Vac(或通用輸入),效能要求大于80%,提供短路保護及開路保護等保護功能,恒流輸出電流為350mA、700mA及1A等不同電流。在要求PFC的8W到25W AC-DC LED照明方面,典型應用同樣是PAR30、PAR38和嵌燈。此類應用的輸入電壓規格為90至264 Vac,效能要求80%,支持350mA、700 mA及1A恒流輸出,提供短路及過壓保護,功率因子要求高于0.9。至于50W至200W LED一般照明多用于街道照明及大功率區域照明,可以采用用于50W-150W或100~200W功率范圍的不同LED方案。
主動式功率因子調整達到95%以上
針對LED照明電源驅動需求,在恒流驅動器方面,凱鈺科技主推T6316,它是一個具有4個通道的定電流發光二極管驅動器,輸出電流可依照外置電阻而定。凱鈺科技的T6322則是一個降壓恒流LED驅動器,其電流依照外置電阻決定,可支持高達1.5A輸出電流,提供±5%精度電流及高功率效能(低能耗)及高線路調整能力,T6316具有±6%精度電流與通道間±3%匹配精度,可用于路燈、燈管等照明設備。
何紹加并進一步表示,在功率因素方面,目前被動式功率因子調整可以達到0.8,其結構簡單、價格低廉、工作頻率與電源相同、但被動組件體積大、重量重,且需針對特定輸入電壓和負載條件來設計。針對此,凱鈺可提供對應的被動式填谷濾波器來修正整體的功率因子,讓LED驅動器的功率因子達85%以上,據了解,凱鈺科技即將開發完成的驅動器將采用主動式的功率因子調整,其整體的功率因子達95%以上,將能進一步達到節能目標。
立锜也已推出LED照明驅動IC -RT84系列,立锜表示,有別于市面上多采用磁滯控制的降壓型LED驅動IC,立锜全系列產品采用定頻控制,使電感值的減少維持為磁滯控制的三分之一,其定頻控制方式也比磁滯控制較不隨輸入電壓及電流的變化導致精確度變差。立锜亦針對不同的LED照明應用提出不同的降壓、升壓及升降壓的LED解決方案。
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