简易驱动器给力 高功率LED照明成本效益大增

发光二极管(LED)具有省电且毋须频繁维护的特性，已成为路灯及其他高功率照明应用的发展主流。LED照明驱动方法虽包罗万象，但为达到市场对更高效率及更低系统成本的要求，以新的简易拓扑电路来驱动多个LED灯串已势在必行。

　　观察路灯或用于体育场的高天井灯，以及其他高功率照明应用的发展趋势，正逐渐转向使用发光二极管(LED)做为光源的固态照明，主要原因在于LED具有更高的能源效率及较不频繁的维护需求，而这两项因素也证明如此的转向确有其必要性。

　　在此类高功率照明应用中，目前正考虑使用各种方法来驱动这些照明灯，本文将讨论一种能以更高的效率及更低的系统成本，来驱动多个LED灯串的新拓扑。为充分了解此一拓扑的优点，首先将探讨目前正在考虑解决方案或已经在低功率LED应用中发挥良好效果的各种方法。

　　驱动多LED串求效率　并/串联方案各有利弊

　　要驱动多个LED灯串，最简单的方法是使用能够将电源电压转换为直流电(DC)输出电压(例如12伏特或24伏特)的电源，然后以此一电源驱动并联LED灯串，且在各个灯串中使用电阻来调节电流。此方法成本很低，但是现今的高亮度LED会耗用350毫安(mA)以上的电流，故这种方法的损耗极大，造成效率不高，且电流调节效果不佳，而使得灯串之间的光线差异极为明显。

　　若要改善这种方法，必须使用线性稳压器取代电阻，以提升所有灯串的光线输出一致性。然而，这样做只能使光线输出一致，而效率或功耗并未明显改善。对于使LED使用寿命达到最长而言，降低功耗非常重要。在这两种方法中，使用电阻或线性稳压器做为固定热源，都会大幅缩短LED的使用寿命。

　　另一种同样相当简单的方法是制作长的单一串联灯串，并使用可产生高压DC稳定电流来源的单一电源。这种方法的高压运作会达到60VDC或42伏特均方根值(RMS)安全极低压(SELV)位准以上，而其中的照明设备或附件须经过安全机构的许可，因而使得将相同电机设计运用于其他应用的弹性大为降低。

　　单一灯串方法的另外一项考虑因素是可靠性。如果只有一个LED开启，便会释放整个照明设备的光线输出。虽然可加装许多消弧电路或装置来控制各个LED开启，但是这会增加灯具的成本及复杂度。

发光二极管(LED)具有省电且毋须频繁维护的特性，已成为路灯及其他高功率照明应用的发展主流。LED照明驱动方法虽包罗万象，但为达到市场对更高效率及更低系统成本的要求，以新的简易拓扑电路来驱动多个LED灯串已势在必行。

　　观察路灯或用于体育场的高天井灯，以及其他高功率照明应用的发展趋势，正逐渐转向使用发光二极管(LED)做为光源的固态照明，主要原因在于LED具有更高的能源效率及较不频繁的维护需求，而这两项因素也证明如此的转向确有其必要性。

　　在此类高功率照明应用中，目前正考虑使用各种方法来驱动这些照明灯，本文将讨论一种能以更高的效率及更低的系统成本，来驱动多个LED灯串的新拓扑。为充分了解此一拓扑的优点，首先将探讨目前正在考虑解决方案或已经在低功率LED应用中发挥良好效果的各种方法。

　　驱动多LED串求效率　并/串联方案各有利弊

　　要驱动多个LED灯串，最简单的方法是使用能够将电源电压转换为直流电(DC)输出电压(例如12伏特或24伏特)的电源，然后以此一电源驱动并联LED灯串，且在各个灯串中使用电阻来调节电流。此方法成本很低，但是现今的高亮度LED会耗用350毫安(mA)以上的电流，故这种方法的损耗极大，造成效率不高，且电流调节效果不佳，而使得灯串之间的光线差异极为明显。

　　若要改善这种方法，必须使用线性稳压器取代电阻，以提升所有灯串的光线输出一致性。然而，这样做只能使光线输出一致，而效率或功耗并未明显改善。对于使LED使用寿命达到最长而言，降低功耗非常重要。在这两种方法中，使用电阻或线性稳压器做为固定热源，都会大幅缩短LED的使用寿命。

　　另一种同样相当简单的方法是制作长的单一串联灯串，并使用可产生高压DC稳定电流来源的单一电源。这种方法的高压运作会达到60VDC或42伏特均方根值(RMS)安全极低压(SELV)位准以上，而其中的照明设备或附件须经过安全机构的许可，因而使得将相同电机设计运用于其他应用的弹性大为降低。

　　单一灯串方法的另外一项考虑因素是可靠性。如果只有一个LED开启，便会释放整个照明设备的光线输出。虽然可加装许多消弧电路或装置来控制各个LED开启，但是这会增加灯具的成本及复杂度。

　　运用降压转换器调节电流　降低驱动电路成本成关键

　　事实上，在高功率LED照明应用中，最常使用切换稳压器以调节电流的多重灯串架构，其中的单一主电源会将交流电(AC)电源转换为一般在SELV位准以下的单一DC总线电压；然后，此总线会为并联LED灯串供电，而各个灯串都有降压转换器(最常见)或升压转换器。为求简便，本文的分析仅局限于降压转换器，因为降压转换器在成本及组件数目方面都与升压转换器极为类似。

　　举例来说，图1显示一个低成本简易型降压稳压器电路，包含脉冲宽度调变(PWM)控制器、电感、金属氧化物半导体场效晶体管(MOSFET)、二极管，以及多个电阻与电容。如果需要更高的效率，可以使用MOSFET代替二极管，并使用能够达到同步降压运作的PWM控制器。