LED节能灯电路图之一

Led节能灯电路图（一）

LED通用照明应用及发展前景

LED除了广泛应用移动设备、中大尺寸液晶显示屏

（ LCD）背光及 LED标牌等领域外，如今也在越来越多地用于 LED汽车内部 / 外部照明，如前照灯、雾灯、尾灯、停车灯、仪表盘背光、车顶灯、阅读灯和氛围灯等，以及住宅照明和建筑物装饰照明等 LED通用照明。

LED通用照明应用覆盖范围广，低至 3W到 15W的 LED住宅照明，中等功率有如 15W至 75W 的商业及建筑物装饰性照明，高至 75W到 250W的户外及基础设施照明，典型照明产品有如 MR16/GU10灯、 E27/A19灯泡、镇流器、筒灯、 T8 灯管、街灯等。

LED通用照明应用极具发展前景。各种 LED通用照明灯具中，近期来看，LED灯泡（如A19 LED灯泡）的发展势头惊

人。据统计，2012 年全球 LED灯泡出货量达 7。35 亿只，2013年增长到 12。25 亿只； 2014年迎来 LED灯泡市场的引爆点， 2015年 LED灯泡平均价格将会降至 10美元以下，出货量预计将进一步增长至 39 亿只左右。

高能效驱动器是 LED通用照明的重点

要将 LED照明的节能功能发挥至最高，就需要高能效的LED驱动器。我们以 LED灯泡为例，典型的 LED灯泡包含LED阵列、驱动电路、散光罩、散热片和螺旋灯头等主要组件，见图 2 的左半部分。就驱动电路而言，高能效 LED驱动器 IC无疑是其中的重点。图 2 的右半部分显示了典型的LED灯泡驱动电路，其中使用的是典型的独立式 LED驱动器。

要发挥 LED通用照明的高能效优势， LED驱动器存在多重挑战。首先就是能效至关重要。以 LED灯泡为例，其形状固

定，散热受限，采用高能效 LED驱动器则可帮助将更多电能转化为光能，帮助散热。其次， LED灯泡空间有限，需要更大的散热片面积，较大功率的灯泡尤为如此。此外， LED正在迅速变化，提供多种选择，这对 LED驱动器的选择也构成了挑战。由于 LED灯泡空间有限，故须减小驱动电子电路的尺寸以使剩余空间增多，配合散热。 LED通用照明涵盖不同功率等级，故须优化 LED驱动器选择，以配合不同照明及功率要求。出于安规、 LED选择等因素，设计人员还须考虑是采用隔离还是非隔离拓扑结构，由此也影响到 LED驱动器的选择。

利用半导体配合 LED通用照明的驱动器方案

安森美半导体，是 LED 照明高能效的器件之一，适应于移动设备、 LCD背光、 LED标牌、汽车及通用照明等方面。利用其宽广阵容的模拟电源 IC 、分立器件及先进微封装，提供高能效的 LED模块驱动器方案。

半导体能用于低功率 LED通用照明应用的驱动器包括NCL30000、 NCL30002及 NCL3008x系列等。其中，NCL30000是单段式功率因数校正（ PFC）、支持 TRIAC调光的 LED驱动器，采用次级端控制器，支持反激/降压/降压-升压等拓扑结构。 NCL30002也是单段式功率因数校正 LED驱动器，支持降压拓扑结构，提供± 3%的电流容限。NCL3008x 系列目前包括 NCL30080、NCL30081、NCL30082和 NCL30083等器件，

是新推出的高能效准谐振控制器，用于低功率 LED照明应用。

NCL3008x系列采用初级端稳流（ Primary Side Regulation ）技术（也称初级端控制或原边控制）这种新颖的控制方法，省去次级端控制电路及光耦，能够精确地从初级端对 LED电流进行恒流稳流，帮助简化 PCB布线、节省电路板空间、提升能效，并简化安全分析（见图 3 左）。此外，它还具有高稳流精度、支持宽正向压降（Vf ）范围、低电磁干扰（ EMI）及集成强固保护特性等众多优势。这系列器件提供 0。8 至 0。9 的功率因数，符合美国“能源之星”对功率大于 5W 的 LED灯泡在功率因数方面的要求

（ PF》 0。7）。

基于 NCL30082的紧凑型 A19 LED灯泡的参考设计（见图2 右侧）。这参考设计优化用于隔离反激或非隔离降压 - 升压拓扑结构，优化用于 10WL ED照明应用。它采用谷底填充PFC来满足“能源之星”功率因数高于 0。7 的要求。 PCB 及元件的尺寸目标是 22x60mm柱体。测试显示，此参考设计提供高能效、高功率因数及高稳流精度。

而在中等功率及大功率 LED照明方面，既包含单段式及组合控制器，也包含传统的两段式（ PFC段 +DC-DC段）控制器，覆盖从 15W至 400W的宽广功率范围，如图 4 所示。

从图 4中可以看出，在中等功率 LED通用照明应用中，可以采用 NCL30000及 NCL30001 这样的单段式功率因数校正LED控制器；而在功率更大的应用中，可以采用 NCL30051和NCP1910这样的高能效组合控制器。以 NCL30051为例，这是一款功率因数校正（ PFC）及谐振半桥组合控制器，优化用于离线 LED照明应用，能够为降压 DC-DC转换器 /LED 驱动器提供恒定电压。这器件集成了一个临界导电模式（CrM）

PFC控制器及一个半桥谐振控制器，并内置 600V 驱动器，

针对离线电源应用进行了优化， 具备了所有实现高能效、 小外形因数 设计所需的特性。

除了上述单段式方案，还可以根据应用需求选择传统的两段式

PFC 段 +DC-DC 转换段）方案。具体而言， PFC 段可选用的控

制器包

括 NCP165、3NCP163、1NCP1611/NCP161及2 NCP1608等。其中，NCP1611 /2 是增强型高能效 PFC 控制器，基于创新的电流控制频率反走 （ CCFF ） 架构，在 PFC 电感电流超过设定值时， 电路通常工作在临界导电模式 （CrM ），而当电流低于预设值时，将开关频率线性降低至约 20kHz ，

此时电流为