本文討論了常見工業(yè) LED 照明系統(tǒng)的實際需求。它介紹了可調(diào)光 LED 燈具的多種設(shè)計以及 LED 本身的一些基本原理。此外，還包括一些對當(dāng)今電力電子設(shè)計工程師提出的挑戰(zhàn)。
　　高功率工業(yè)照明燈具中的 LED
　　與傳統(tǒng)的“基于鎮(zhèn)流器”的系統(tǒng)相比，高功率工業(yè)發(fā)光二極管 (LED) 燈具使用高亮度 (HB) LED 的串并聯(lián)串來生產(chǎn)更優(yōu)質(zhì)的照明燈具。HB-LED 配置為串聯(lián)或串并聯(lián)串。它們需要工作功率在 50W 至 200W 范圍內(nèi)的恒流、恒壓 (CC-CV) 電源。采用通用離線交流電壓運(yùn)行的工業(yè) LED 照明系統(tǒng)必須能夠在各種輸入和輸出運(yùn)行條件下保持高功率因數(shù)。例如，要滿足美國能源部 (DOE) 固態(tài)照明能源之星計劃，明確要求大于 5W 的住宅和商業(yè)燈具的最小功率因數(shù)分別為 0.7 和 0.9。此外，歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN61000-3-2，
　　圖 1 所示的框圖突出顯示了典型工業(yè) LED 照明系統(tǒng)的功能要求。盡管情況并非總是如此，但本例中 PFC 功能顯示在 LED 驅(qū)動器塊之外。有幾種廣泛接受的控制方法用于實現(xiàn) PFC，但對于 25W < POUT < 200 W 范圍內(nèi)的功率調(diào)節(jié)，邊界導(dǎo)通模式 (BCM) PFC 是滿足 EN61000-3-2 并保持高效率的最佳考慮因素。BCM PFC 受益于使用更小、更高效的升壓電感器。它利用零電壓開關(guān) (ZVS) 和零電流開關(guān) (ZCS) 來保持高效率。從功率調(diào)節(jié)的角度來看，LED 照明中使用的 PFC 電路的目標(biāo)與大多數(shù)其他 AC-DC 電源應(yīng)用（例如計算）沒有什么不同?！?img src="https://file3.dzsc.com/data/23/10/10/171341315.jpg" style="max-width: 700px;">　　

   LED驅(qū)動器由DC-DC轉(zhuǎn)換器組成；負(fù)載控制；LED 特定功能，例如調(diào)光；以及任何必要的保護(hù)功能。DC-DC 轉(zhuǎn)換器提供與交流電源的安全隔離，同時將高壓 PFC 輸出轉(zhuǎn)換為適合 LED 負(fù)載要求的直流電流。當(dāng)高功率 LED 燈具中使用多個串并聯(lián) LED 燈串時，LED 負(fù)載控制對于均流是必要的。

　　在某些情況下，可以將 DC-DC 和負(fù)載控制塊（如圖 1 所示）組合起來，其中負(fù)載控制向 DC-DC 轉(zhuǎn)換器提供 CC-CV 反饋信息。正常工作時，LED 驅(qū)動器應(yīng)工作在 CC 調(diào)節(jié)模式下。然而，有時駕駛員可能應(yīng)該在 CV 模式下運(yùn)行。
　　例如，如果 LED 燈串電壓超過某個最大額定值，驅(qū)動器需要快速響應(yīng)，從 CC 模式切換到 CV 模式，以保護(hù) DC-DC 轉(zhuǎn)換器功率級組件。當(dāng)驅(qū)動器工作在 CV 模式時，應(yīng)限制或折返 LED 電流，為 LED 負(fù)載提供過流保護(hù)。除了功率轉(zhuǎn)換和負(fù)載控制之外，驅(qū)動器的第二個功能是實現(xiàn)調(diào)光功能。
　　有許多不同的配置可用于操作可調(diào)光 LED 燈具。工業(yè) LED 照明系統(tǒng)通常使用模擬或 PWM 調(diào)光接口，與占用傳感器、日光傳感器和其他控制裝置結(jié)合使用，以優(yōu)化最有效的光利用。模擬調(diào)光采用1V-10V（或0V-10V）直流控制電壓，通過控制LED直流電流來線性調(diào)節(jié)LED亮度。1V-10V 控制電壓可將 LED 調(diào)光范圍從 100% (10V) 調(diào)整到 10% (1V)。由于光輸出只能調(diào)暗至 10%，因此需要單獨(dú)的開關(guān)來進(jìn)行開/關(guān)控制。
　　高功率因數(shù)、安全隔離、調(diào)光兼容性、恒流精度和 LED 負(fù)載控制是當(dāng)今電力電子設(shè)計工程師面臨的一些挑戰(zhàn)。您如何開始在滿足這些要求的同時保持高效率之間進(jìn)行權(quán)衡？在此功率范圍內(nèi)適合 LED 驅(qū)動器的不同電源拓?fù)渲g有哪些考慮因素？業(yè)界還使用哪些其他 CC-CV LED 均流方法？ Fairchild 正在采取哪些措施來滿足這些需求？
　　如需答案，請務(wù)必不要錯過 2014 Fairchild 電源研討會系列，我們將深入研究細(xì)節(jié)，揭曉適用于高功率工業(yè)照明的可擴(kuò)展 100W LED 驅(qū)動器的分步設(shè)計方法固定裝置。磁性元件設(shè)計、柵極驅(qū)動、PFC 和模擬電路設(shè)計也將以一種有望與電力電子工程師相關(guān)的方式呈現(xiàn)，這些工程師的興趣可能不是專門針對 LED 驅(qū)動器應(yīng)用。