通过初级侧调节提高LED照明效率[1]

　　摘要

　　全球对实现低功耗和高效率技术的关注不断持续，由于照明应用占了全球近20% 的电力资源消耗量，所以照明技术的进步，会对能源状况产生巨大的影响。LED固态照明 (solid state lighting, SSL) 是一种环保技术，具有出色的外形尺寸，使用寿命长，转换效率高，而且功耗相比传统的白炽灯泡低80% 或90%。在 LED SSL 中，LED 驱动器扮演着重要的角色，因为要靠它来提供保持稳定亮度所需的准确电流。不过，传统的LED驱动器方案采用次级回馈电路来驱动LED的电压和电流，而次级回馈电路会导致成本和尺寸的增加。本文将介绍一种「初级侧调节」 (Primary Side Regulation, PSR) 专利技术。这种 PSR 控制器无需次级侧回馈电路，即能够精确调节变压器初级侧中LED驱动器的电压和电流。它同时包括了频率抖动功能来降低EMI，以及轻载待机模式来减小待机损耗。利用该方案，PSR 充电器可以实现比振铃扼流圈转换器 (Ringing Choke Converter，RCC) 和传统 PWM 等传统设计更小的外形尺寸、更低的待机功耗和更高的效率。

　　LED照明概述

　　由于能源需求失衡、能源成本增加，加上全球对环境问题的关注，节能绿色技术变得越来越重要。照明应用的能量损耗可高达 20%，因此利用创新性技术来降低能源浪费，对节能具有重大的影响。能效规范在全球各地区日益普及，例如，美国有能源之星(ENERGY STAR®)，而且澳洲、欧盟和美国加州也都宣佈将逐步淘汰传统照明解决方案。

　　发光二极体 (LED) 实际上与整流二极体一样，都具有单嚮导电性。不同于传统照明技术，SSL LED 是利用半导体来把电能转换为光能。LED 照明相对传统技术的优势如下：

　　1. LED 由 DC 电压驱动，即使在低电压低电流条件下也能保持高亮度。在相同的照明应用中，相比其它照明方案，LED 可以节能达 80%。高亮度 LED 的寿命可能长达 60,000 ~ 100,000 个小时；而白炽灯泡只有 1,000 个小时。此外，LED 的反应速度很快 (100ns ~ 1ns)。

　　2. LED 的单色性良好，常用顏色包括红、绿、黄和橙色。其顏色可藉着改变电流来改变，而且不同于传统冷阴极萤光灯管 (CCFL)，LED 不含光谱中的紫外线和红外线辐射，而有害汞金属元素含量也较少，有利于环保。

　　3.  LED 尺寸小、抗振动、冲击阻力大，另外还可以在灯泡中制备成各种形状。

　　与 LED、螺旋节能灯泡和 T5 萤光灯相比，白炽灯泡的照明效率只有 12lm/W，寿命少于 2,000小时；螺旋节能灯泡的照明效率为 60lm/W，寿命约 8,000 小时；而T5 灯泡的的照明效率则为96lm/W，寿命约10,000个小时。5mm 白色 LED 的照明效率为20 ~ 28lm/W，寿命约 100,000小时。显然，较之传统照明应用产品，LED 的使用寿命更长，且特性也更具吸引力。高亮度发光二极体 (High-Brightness Light Emitting Diode, HBLED) 是一种大功率高亮度的 LED，其寿命更长、尺寸更小，而且设计灵活，已成为传统白炽灯泡和卤素灯的替代产品。HBLED 一般用于以下应用：

　　1. 屏幕显示和交通灯：各种看板、体育记分板和交通讯号。
　　2. 车用照明灯：仪表板指示器、音讯和外置式 LED 剎车灯、尾灯、边灯等。
　　3. 背光：手机、数位相机和笔记型电脑背光。
　　4. 景观照明、建筑照明、装饰灯、街灯和住宅照明。

　　HBLED 作为一种新型的 LED 照明源绿色产品，必将成为未来发展的新趋势。