从电源管理新品看LED照明方案2013年的四个趋势

2012年即将过去，这一年对于LED业者来说可谓喜忧参半，虽然包括中国在内的许多国家已经开始禁止销售白炽灯，但是LED灯具销售并没有如期爆发，反而出现了很多灯具厂商倒闭的连锁风暴，不过，也有厂商笑逐颜开，赚了盆满钵满，总体来看，今年LED市场属于正常调整的一年，对于2013年LED照明市场，随着取代40瓦(W)白炽灯的LED灯泡零售最低价格已达到10美元甜蜜点，产业界纷纷乐观预期明年整体LED照明市场走暖，所以，现在业者要做的是做好技术储备和方案选型，只待市场爆发时全力投入。这里，结合Power Integrations等几家主流LED厂商最新发布的新品谈谈2013年LED照明方案的四个趋势。

趋势一：调光技术大升级，有望成为照明亮点
在LED照明应用中，调光技术面临的挑战非常大，由于LED照明多采用电流驱动模式，而现有的调光器多是电压调光，所以在兼容性方面的挑战相当大，不过，这也是辨别方案优劣的一个利器，在以往的LED调光方案中，常见的问题有调光范围小、调光中突然变亮、调光低时出现闪烁等等，严重影响了用户体验，不过，随着PI等公司专用方案推出，LED调光问题有望解决，以PI最新发布的LYTSwitch IC来看，已经可以实现可非常出色的调光性能，即使在低导通角下也能轻松达到NEMA SSL6标准，另外该驱动器的启动速度非常快，通常不到500毫秒，即使在开启10%的光输出量时其启动速度也同样很快，实际方案中，使用LYTSwitch IC设计的灯泡能够以与关断时几乎一样的调光角导通，这从实质上消除了突然变亮现象。此外，可控硅调光中的死区也被消除，这是因为LYTSwitch控制器可以确保在调光器一开始工作时就立即进行调光。在这方面，PI号称有专利的电路技术，从调光曲线看，PI的方案确实优势很明显。

 
图1 PILYTSwitch控制器调光曲线
调光技术另个挑战是兼容性问题，现在还没有一家方案可以做到100%兼容调光器，所以能做到90%以上就已经很不错了，现在对外宣称能做到这个比例的就是Power Integrations公司，看来，PI在调光方面确实做了很多工作。随着LED灯具逐渐普及化，调光技术的升级可以带给用户更多更好体验，也会成为一个新卖点，选择方案的时候可以关注一下这个功能。在支持调光模式上，厂商普遍支持可控硅调光和PWM调光。

趋势二：单级电路架构逐渐占据主流
在以往的方案中，为了获得较好的调光特性，很多方案商采用两级架构，即“PFC(功率因子校正)+隔离DC/DC变换器”的架构，这样的设计可以有效降低电源纹波，因为有设计师认为单级PFC电路纹波太大，害怕由此引发LED的寿命、发光效率和色温问题，因此，采用双级电路的较多，而现在，随着高开关频率单级方案的推出，单级电路的优势就非常明显了，因为在效率方面，双级电路难以跟单级对抗，目前几家厂商可以将单级方案做到92%以上的效率，双级电路，通常只有85%左右的效率。

单级电路的另个优势是电路简单，从上图可以看出，PI的方案可以做到92%的效率！所以，未来采用单级电路的方案会占据主流。这也是一些业内专家的看法。

趋势三：集成PFC、MOSFET成为标配

以往的方案中，尤其是针对中低功率照明方案，很多厂商没有考虑PFC电路，因为一方面是国家没有强制要求，另一方面是会增加方案成本，不过现在在中低功率驱动方案中集成PFC已经成为标配，首先这是符合节能减排的大趋势，另外是中国政府在招标项目中率先明确提出此类要求，因此，芯片厂商纷纷跟进。
例如，PI的LYTSwitch IC将PFC和恒流(CC)集成到单个开关电路中，这样能将典型应用中的效率提高到90%以上，功率因子大于0.95，并轻松满足EN61000-3-2C对总谐波失真(THD)的要求。设计经优化后THD可低于10%。下图是三类典型应用的电路效率。
 
图2 三类典型应用的效率
 
图3 测试参数
目前LED球泡灯的价格持续下跌，但跌幅近期有趋缓的行况。为了弥补价格上下降损失，IC元器件厂商会采用高集成策略来强化驱动IC的功能，目前很多厂商采用集成MOSFET的策略，集成500V或者600V MOSFET并提供完备的保护方案，可以让LED方案更轻巧，可靠性也有提升，目前PI的方案是集成650V和725V的高压MOSFET。

趋势四：无电解电容方案走向成熟

自从LED照明逐渐走热以来，关于电解电容在照明方案中的使用争议不断，反对的人认为电解电容是led灯具寿命杀手，认为电解电容严重影响了LED灯具的寿命，而支持的人则认为，电解电容在滤除纹波方面的作用不可忽视，尤其是是由无电解电容带来的高纹波电流而导致的低频闪烁开始越来越被人注意，有研究者认为，低于165Hz的频闪即便是人眼不易觉察，但这已经对某些人眼造成生理上的不适，幅度大的低频纹波会也会被导致一些数码像机设备出现差频闪烁的亮暗栅格，所以支持者建议从采用高规格电解电容来解决，但这样增加了成本和体积。难道无解了吗？

从最新的几款新品来看，领导厂商一致认为无电解电容方案将是未来的主流，在解决闪烁和纹波方面，各家各出奇招，例如，PI采用的趋措施是提升开关电源的频率到132KHz，在这样的高频下，纹波会小很多，同时，所需的变压器磁芯也可以减小，相应降低了成本。

当然，还要通过高集成单级方案来强化省去电解电容的效果，以PI的LYTSwitch IC为例，不但可以省去高压大容量电解电容，还可以减少外部元件数量，从而大幅延长驱动器的使用寿命，Power Integrations高级产品营销经理Andrew Smith就指出这样的方案即使在高环境温度下也可以延长LED灯具使用寿命，另外，采用精确的初级侧控制可以让驱动器获得真正严格的恒流性能，在不同负载下、更宽温度范围内和制造差异下的恒流调整率要优于+/-5%，这样本身就有助于延长LED灯具的寿命。
 
图4 PI的高集成方案非常简单
 
图5 PI的LYTSwitch IC实现了真正的恒流

2013年，LED灯具将采用更多智能化照明控制将，例如通过手机或者其他设备实现遥控，但是，万变不离其宗，低成本高可靠性灯具才是用户愿意真正买单的，2012年那些丰收的厂商正是符合了这个原则。

展望2013年，LED市场将从低迷中复苏，灯具商们，选择好你的方案，迎接一个新的高潮市场到来吧。