LED照明的瓶颈问题 驱动电源

由于LED照明系统较为复杂；跨越光学、电和热等领域，因此，在进行大规模应用时，常常会出现电源寿命不匹配及可靠性不足等问题，导致LED优势无法发挥。LED照明(特别是LED路灯)的大规模应用驱动电源是瓶颈问题。

LED驱动电源把电源供应转换为特定的电压电流以驱动LED发光的电压转换器，通常情况下：LED驱动电源的输入包括高压工频交流（即市电）、低压直流、高压直流、低压高频交流（如电子变压器的输出）等。而LED驱动电源的输出则大多数为可随LED正向压降值变化而改变电压的恒定电流源。LED电源核心元件包括开关控制器、电感器、开关元器件（MOSfet）、反馈电阻、输入滤波器件、输出滤波器件等等。根据不同场合要求、还要有输入过压保护电路、输入欠压保护电路，LED开路保护、过流保护等电路。 

Power Integrations公司(简称PI)LED产品市场经理Andrew Smith表示：“正如早期的紧凑型荧光灯(CFL)技术因初始质量低下而遭遇需求下降一样，LED路灯照明的可靠性也受到了质疑。大量的过早故障迫使各地方当 局和其他客户重新考虑LED的技术方法。待质量问题解决后，LED室外照明的主要优势将会再次推动市场发展。” 

由于LED驱动需和LED芯片及模块协调系统工作，也必需考虑LED模块的光电结构设计，因此LED照明应用对驱动电源的需求各有不同。不过，整体而言，LED照明对于驱动电源的要求不外乎高效率、高可靠性，以及对调光与非调光应用的兼容性等。其中，所谓高可靠性包括与LED光源相匹配的长寿命、宽的电网适应及自我保护性能，以及宽的工作温度适应性(-40度至65度，甚至-55度至85度）。 

尤其是LED路灯主要用于室外环境，要长年经受风吹雨淋、雷鸣电闪的恶劣环境；在中国南方，外界气温部分时间可能高达40℃~50℃；而在寒冷的北方，外界气温部分时间则可能低到-20℃~-30℃。因此LED路灯电源的设计和制造技术就更加要注意质量问题。 

“大部分路灯故障都可归因于电源故障，路灯面临着特殊的设计挑战，大部分挑战在传统电源应用中是不存在的。极高环境温度的严酷条件（导致电路板温度超过100℃），加上电源与负载(LED)的紧密相邻，使得标准的适配器技术根本无法凑效。此外，电信转换器所采用的用来对付高环境温度的高效率方法，在路灯应用中仅部分有效。”Andrew Smith表示：“长寿命、高环境温度电源需要采用特殊的设计技术和拓扑结构，才能使电源在严酷环境下正常工作。路灯制造商经常无法准确确定电源的适用性，错误的技术选择最后会导致系统过早故障。” 

他指出，目前许多用于室外照明的电源都依赖大型铝电解电容，然而对于要在严酷环境中工作的电源的功率转换电路来说，此类电容的效果并不好。PI极具成本效益的技术无需电解电容或其他短寿命元件(如光耦)，从而大幅提升外部照明方案的可靠性。 

Andrew Smith强调：“PI的控制IC能帮助电源设计师完成模块化设计，驱动LED并联灯串，以90%以上的效率进行工作，而无需铝电解电容。此外，PI还提供高度集成的、高频率的谐振变换器方案，通过将电源在轻载时的效率提升到92%以上来减轻对电源的应力。” 

高效节能方面，根据美国能源局(DOE)于2009年12月3日针对一体化LED灯项目所发布‘能源之星’规格最终版，规定LED驱动器的功率因子必须优于0.7，而工业应用则要优于0.9。此外，在目前LED产品无全面标准情况下，LED必须满足电气强制标准，特别是EMC的GB17743对应IEC6100，电流谐波THD的GB17625.1-2003对应IEC61000-3-2:2001，这要求电源要有良好的EMC、PFC/THD。