led照明将会代替主流的白炽照明和其余照明技术，盘踞市场主导地位。但从旧技术到新技术的转换还须要多年时间。在此期间，LED照明灯设计师所面临的挑衅是如何确保新设计与底本为白炽照明开发的现有控制器和布线架构实现兼容和牢靠工作。本文所先容的是可同时实用于低功率和高功率LED照明系统的解决计划，它久经考验，无比成熟。

   调光掌握器

    照明控制器以线路调光或PWM调光的方式进行工作。最简略的线路调光方式是前沿可控硅控制器。这是目前最常用的照明控制方法，但可怜的是，使用可控硅控制器对LED灯进行调光时会产生大批问题。更进步的线路调光器是电子前沿或后沿调光器。PWM调光器则用于专业照明体系。

    应用前沿可控硅调光器时，调光节制是通过转变可控硅导通每个半周期的相位角来实现的。灯泡的输入功率与调光信号的相位角成必定的函数关联，相位角的变更范畴介于濒临0°到180°之间。

    可控硅的主要参数之一是维持电流(IH)。这是可控硅在不使用栅极驱动的情况下坚持导通所必须维持的最小负载。为维持可控硅的稳固工作，该电流不能为零，IH的典范值介于8mA到40mA。因此，白炽灯的相位角调光器通常有一个规定的最小负载，230V额外交流电压下通常为40W。这是为了确保流经内部可控硅的电流始终高于所划定的维持电流阈值。因为LED照明的功耗十分低，维持电流将成为一个问题。

     另一个潜在问题是浪涌电流。可控硅导通时，高浪涌电流会流入LED灯。最差情况就是相位角到达90°，而此时AC输入电压到达峰值。对白炽灯来说，浪涌电流不会构成问题。但在LED灯中，驱动器的输入级阻抗和线路电容会造成振荡。发生振荡时，可控硅电流将即时降到维持电流以下，使可控硅停滞导通。

 LED灯泡的结构

     一个LED照明灯泡包括一个到十多少个甚至更多的LED芯片，它们通常串联在一起。每个芯片的发光明度由通过其中的电流大小决定。因为采取串联衔接方法，灯泡内每个LED芯片会主动通过雷同的电流，但每个芯片上的电压各不雷同。LED的正向电压降通常为3.4V，但会在2.8V到4.2V之间变化。可以对LED进行分类以限度电压变动幅度，但这会增长成本，并且正向电压降仍会随温度和使用时间产生变化。要想提供一致的光输出，LED照明灯泡必须由严格规定的高效恒流电源驱动。作为白炽灯的替换品LED灯，该电源必须集成在灯壳内。

    典范集成LED灯包括驱动电路、LED集束以及可同时为驱动器和LED芯片提供机械维护和散热的外壳。

    LED驱动器的请求十分严厉。它必需是高效节能的，必需满意严厉的EMI和功率因数规格，并能保险地耐受各种故障前提。其中最为艰苦的要求之一是要有调光功效。因为LED灯的特性与专为白炽灯所设计的调光掌握器之间存在不匹配，因而轻易造成机能不佳。问题可能表示为启动速度慢、闪耀、光照不平均、或在调剂光明度时呈现闪耀。此外，还存在各个单元机能不一致以及LED灯发出可闻噪声等问题。这些负面情形通常是由误触发或过早关断节制器以及LED电流把持不当等因素独特造成的。

    要想解决这些问题，就必须修正LED驱动器的规格和设计。

    非隔离式可调光LED驱动器

    图1所示为可用于替代白炽灯的LED灯的非隔离式可调光LED驱动器的基础运用电路图。下面将先容驱动器的功能，以便说明该驱动器在成为可控硅调光器的负载时将会呈现的问题。

  LED路灯;  该控制器是Power Integrations(PI)推出的LinkSwitch-PL器件。它在一个单片IC上集成了高压功率MOSFET开关和电源控制器。该器件提供单级功率因数校订(PFC)和LED电流控制。该电路可用作非持续模式、可变频率、可变导通时间反激式转换器。整流后的交流电源输入由集成的725V功率MOSFET通过高频变压器进行开关。次级绕组上产生的电压在变成LED负载之前会被整流和平滑。LED负载电流还流经检测电阻RSENSE。RSENSE上发生的电压(典型值为290mV)会通过RF涌现在反馈(FB)引脚，从而提供准确的恒流反馈控制。DES和RES为LinkSwitch-PL供电，DZOV和ROV在LED开路时提供过压掩护。

    本设计中的输出电流与电源变压器的特性无关。电感变更对恒流特性无任何影响。因此，这能使恒流特性存在无比严格的容差，这在单级转换器中异常凸起。

    在履行调光控制时，LinkSwitch-PL器件会同时检测输入电压过零点和可控硅调光器的导通角。输入电压过零点的检测是通过漏极节点内部实现的。控制电路会处置此数据并设定需要的反馈电压，从而设定LED负载电流。

    浪涌电流

    如图1所示路灯，驱动器对可控硅控制器构成高阻抗、大电容负载。此外，还将有电容和电感所形成的输入EMI滤波电路。在每个半周期，都会发生浪涌电流，从而造成振荡(如上所述)。

    要想实现无端障的调光工作，驱动器必须可以制约振荡并避免可控硅电流降到保持电流值以下。图2所示为具备此功能的驱动器的完全电路图。

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图 2：用于A19白炽灯调换灯的5W、15V可控硅调光LED驱动器的电路图。

    图2中的电路供给350mA的单路恒流输出和15V的LED串电压太阳能路灯价格。应用尺度交流电源可控硅调光器可将输出电流减小1%(3mA)，并且不会造成LED负载不稳固或闪烁。该驱动器可同时兼容低本钱的可控硅调光器和更庞杂的电子前沿及后沿调光器。

    该驱动器的功能增添了输入EMI滤波和三个可控硅调光所特有的元件：一个无源衰减电路、一个有源衰减电路和一个泄放电路太阳能路灯。

    输入EMI滤波可确保合乎IEC环形波和EN55015传导EMI划定。然而，要害点在于LinkSwitch-PL把持器集成了内置的频率抖动特征。该特征可疏散开关频率和下降EMI峰值，使EMI滤波电路的尺寸远低于畸形请求。这有助于大幅减小对可控硅带来的电理性负载，从而下降产生振荡的可能性。

    电阻R20形成无源衰减电路。有源衰减电路在每个交换半周期通过输入整流管衔接串联电阻(R7跟R8)，在剩下的交换周期则通过并联可控硅整流器 (Q3)绕过该电阻。电阻R3、R4和C3决议Q3导通前的延迟时光，而后将衰减电阻R7和R8短路。无源衰减电路跟有源衰减电路可在每个半周期可控硅导通时，独特限度峰值浪涌电流。

    电阻R10、R11和C6构成泄放电路，确保初始输入电流量能够知足可控硅的保持电流要求，特殊是在导通角较小的情形下太阳能路灯。对非调光利用，则能够省去无源衰减电路、有源衰减电路以及泄放电路。

    隔离式LED驱动器

    图2中的驱动器针对低功率、电气非隔离式集成LED调换灯专门优化过。PI针对要求电气隔离的更高功率LED照明体系，推出了LinkSwitch-PH控制器。图3所示(详见本刊网站)为使用LinkSwitch-PH的隔离式LED驱动器的电路图LED灯具。

    该电路可能在90VAC至265VAC的输入电压范畴内对28V的额外LED串电压供给0.5A驱动电流，其特性包含超宽调光规模、无闪烁工作(即便使用低本钱的交流输入可控硅调光器)以及疾速平滑的导通。

    它所使用的拓扑构造是运行于持续导通模式下的隔离反激式构造。输出电流调节完整从低级侧检测，因此无需使用次级反馈元件。单级内部控制器调剂高压功率MOSFET的占空比，以坚持输入电流为正弦交流电，从而确保高功率因数和低谐波电流。

    在任何LED照明安装中，驱动器的性能都决议着终极用户的照明休会，包含启动时光、调光、无闪烁工作和各单元之间的一致性。14 W驱动器可同时在115 VAC和230 VAC下兼容各种调光器并兼容尽可能宽的调光规模。因而，衰减电路和泄放电路会起到绝对踊跃的作用，但这会让效力降落。即便如斯，该电路的效力仍能在115 VAC下≥85%，在230 VAC下≥87%。假如不须要调光功效，可省去衰减电路和泄放电路，可获得更高的效率。
 

    该电路的功能与图2中的电路大体类似，最显明的差别是该电路采取了电气隔离，不使用与负载串联的检测电阻LED路灯。反馈控制通过变压器上的偏置绕组提供。反馈控制具备两项功能：经过旁路(BP)输入对LinkSwitch-PH供电，经过反馈(FB)输入提供电流反馈。LinkSwitch-PH提供的另一个主要输入是电压监测(V)。该引脚与外部输入电压峰值检测器接口相连，后者由D1、C3、R1、R2和R3构成。外加电流用于控制输入欠压(UV)和过压(OV)的结束逻辑，并提供前馈信号以控制输出电流和远程开/关功能。该电路集成了衰减电路和泄放电路，以确保可控硅工作(见图6)。

    跟着LED照明市场潜力的一直扩展，上述设计调和凸显出了一系列哲学识题。既然新技巧的功耗只是旧技巧的非常之一，在会降低效率(即增添功耗)的情况下，是否真的有必要与所有旧的可控硅控制器实现兼容？当使用一个最低负载规格为40W的1000W可控硅控制器提供驱动时，咱们是否让一个5W LED灯准确工作呢？是的，这是可以做到的，兴许应当尽快做到。但咱们必须谨记，完全照明解决计划的终极目的是实现最大效率和最低性命周期成本路灯。