LED照明设计需考虑的各种因素..pdfVIP

LED照明设计需考虑的各种因素.--第1页

照明设计需考虑的各种因素

技术分类：电源技术

21ic

LED照明应用的主要设计挑战包括以下几个方面：散热、

高效率、低成本、调光无闪烁、大范围调光、可靠性、安全性

和消除色偏.这些挑战需要综合运用适当的电源系统拓扑架

构、驱动电路拓扑结构和机械设计才能解决.

由于LED灯必须能够装设在原有的旧式插座之内，因此散

热是一个必须克服的大问题。但严格来说，这可以利用机械工

程技术解决的问题，LED系统生产商的责任是努力开发新技

术，提高LED的亮度(即每单位功率产生的流明量）.吴志

民自信地说:“我们可以提供功效效率最高的LED驱动器，以

确保可将整个灯光系统的散热量减至最少.”

LED的相对高成本是LED照明市场目前仍难以大规模起飞

的主要障碍.例如，英飞凌科技有限公司电源管理业务部产品

市场总监AlexanderSommer就说:“大多数小于25W的典型LED

照明应用是标志灯、标识灯、以及替代标准的白炽灯和卤素灯。

但与现有的荧光灯和白炽灯技术相比，LED初始成本仍然是进

入大众市场的一个主要障碍.”

Cytech产品及设计部工程师徐瑞包也认同主要商业化挑

战是成本。他说:“目前各种功率的LED照明系统在电路上都

LED照明设计需考虑的各种因素.--第1页

LED照明设计需考虑的各种因素.--第2页

,比如应用于

汽车，要考虑到光学设计以及整体散热设计等。商业化部署的

挑战则主要来自于LED成本。”

LED照明设计的散热考虑

25W以下的LED照明系统一般设计用于像阅读台灯、走廊

灯、客厅射灯、家用餐灯、小夜灯等应用，客户一般希望这类

应用设计得越小巧越好，因此其PCB能安放的设计空间相对来

说比较小,因此长时间使用时封装空间内的温度有可能会很

高。由于设计师不太可能在其内安装一个散热风扇，因此它的

散热设计就变得非常关键和重要。

“大多数小于25W的低功率LED照明应用要求一定程度的

小型化。这常常导致更高的功率密度，尽管功耗不是很大。足

够的散热管理措施必须通过改进的机械结构提供.此外，高电

气效率有助于降低功耗.”AlexanderSommer指出，“如果需

要进一步减少热阻，这可以通过电气隔离来做到，因为它可以

实现最高效率的热传递.这些方法也允许实现优化的流明输

出。

另一种防止LED长时间工作过热问题的思路是采用调光

解决方案。飞兆半导体公司高压IC产品行销经理

SangCheolHer表示:“相比荧光灯和白炽灯,采用调光解决方

案是降低LED功耗的重要途径，这种方案利用调光控制器来实

LED照明设计需考虑的各种因素.--第2页

LED照明设计需考虑的各种因素.--第3页

尤其是对于小于25W的LED驱动解决方案，由于PCB尺寸

小，而封装空间有限，散热问题无可避免,所以该方案更显重

要.”

事实上，在这个功率范围内，LED照明灯将会取代卤素灯

和紧凑型荧光灯(CFL）。此外，先进的技术为了摆脱散热问题，

必须去掉对温度变化敏感的无源组件如电解电容。然而,目前

大多数LED驱动器解决方案都源于电源拓扑并以此为基础，故

应该考虑到温度范围的限制,因为一般产品通常基于商业标准,

但照明灯却必须确保能够适应严苛的环境如工业环境。

LED照明设计的架构选择

LED照明系统架构选择取决于你的设计目标是低成本、高

效率还是最小PCB面积。一般来说，小于25W的LED照明系统

不要求进行功率校正,因此可以采取简单一些的拓扑架构，如

PSR或Buck拓扑.25W—100W的LED照明应用要求进行功率校

正，因此一般采用单级PFC、准谐振（QR）PWM或反激式拓

扑.100W以上LED照明应用一般采用效率更高的LLC拓扑和双

级PFC.

“低于25W功率LED照明解决方案可采用PSR或Buck拓

扑，因为这一功率范围主要针对小型设计，强调设计的简单性.

中等功率解决方案（25W—100W）适合于单级PFC、准谐振

（QR)PWM、反激式拓扑.”SangCheolHer说,“大功率解决方

LED照明设计需