LED照明设计需考虑的各种因素

　 LED照明应用的主要设计挑战包括以下几个方面：散热、高效率、低成本、调光无闪烁、大范围调光、可靠性、安全性和消除色偏。这些挑战需要综合运用适当的电源系统拓扑架构、驱动电路拓扑结构和机械设计才能解决。

　　由于LED灯必须能够装设在原有的旧式插座之内，因此散热是一个必须克服的大问题。但严格来说，这可以利用机械工程技术解决的问题，LED系统生产商的责任是努力开发新技术，尽量提高LED的亮度（即每单位功率产生的流明量）。吴志民自信地说："我们可以提供功效效率最高的LED驱动器，以确保可将整个灯光系统的散热量减至最少。"

　　LED的相对高成本是LED照明市场目前仍难以大规模起飞的主要障碍。例如，英飞凌科技有限公司电源管理业务部产品市场总监AlexanderSommer就说："大多数小于25W的典型LED照明应用是标志灯、标识灯、以及替代标准的白炽灯和卤素灯。但与现有的荧光灯和白炽灯技术相比，LED初始成本仍然是进入大众市场的一个主要障碍。"

　　Cytech产品及设计部工程师徐瑞包也认同主要商业化挑战是成本。他说："目前各种功率的LED照明系统在电路上都是可以实现的，技术挑战来自于终端应用的要求，比如应用于汽车，要考虑到光学设计以及整体散热设计等。商业化部署的挑战则主要来自于LED成本。"

　　LED照明设计的散热考虑

　　25W以下的LED照明系统一般设计用于像阅读台灯、走廊灯、客厅射灯、家用餐灯、小夜灯等应用，客户一般希望这类应用设计得越小巧越好，因此其PCB能安放的设计空间相对来说比较小，因此长时间使用时封装空间内的温度有可能会很高。由于设计师不太可能在其内安装一个散热风扇，因此它的散热设计就变得非常关键和重要。

　　"大多数小于25W的低功率LED照明应用要求一定程度的小型化。这常常导致更高的功率密度，尽管功耗不是很大。足够的散热管理措施必须通过改进的机械结构提供。此外，高电气效率有助于降低功耗。"AlexanderSommer指出，"如果需要进一步减少热阻，这可以通过电气隔离来做到，因为它可以实现最高效率的热传递。这些方法也允许实现优化的流明输出。"

　　另一种防止LED长时间工作过热问题的思路是采用调光解决方案。飞兆半导体公司高压IC产品行销经理SangCheolHer表示："相比荧光灯和白炽灯，采用调光解决方案是降低LED功耗的重要途径，这种方案利用调光控制器来实现。尤其是对于小于25W的LED驱动解决方案，由于PCB尺寸小，而封装空间有限，散热问题无可避免，所以该方案更显重要。"

　　事实上，在这个功率范围内，LED照明灯将会取代卤素灯和紧凑型荧光灯（CFL）。此外，先进的技术为了摆脱散热问题，必须去掉对温度变化敏感的无源组件如电解电容。然而，目前大多数LED驱动器解决方案都源于电源拓扑并以此为基础，故应该考虑到温度范围的限制，因为一般产品通常基于商业标准，但照明灯却必须确保能够适应严苛的环境如工业环境。

　　LED照明设计的架构选择

　　LED照明系统架构选择取决于你的设计目标是低成本、高效率还是最小PCB面积。一般来说，小于25W的LED照明系统不要求进行功率校正，因此可以采取简单一些的拓扑架构，如PSR或Buck拓扑。25W-100W的LED照明应用要求进行功率校正，因此一般采用单级PFC、准谐振（QR）PWM或反激式拓扑。100W以上LED照明应用一般采用效率更高的LLC拓扑和双级PFC.

　　"低于25W功率LED照明解决方案可采用PSR或Buck拓扑，因为这一功率范围主要针对小型设计，强调设计的简单性。中等功率解决方案（25W-100W）适合于单级PFC、准谐振（QR）PWM、反激式拓扑。"SangCheolHer说，"大功率解决方案（大于100W）则适合采用LLC、QRPWM、反激式拓扑设计。从效率角度来看，LLC和QR性能更好；而PSR方案无需次级反馈，设计简单，尺寸也比其它方案小。"

　　郑宗前也表示："小于25W的LED灯具主要应用在室内照明，它们主要采用低成本的反激拓扑结构。安森美半导体的NCP1015和NCP1027单片变换集成电路集成了内置高压MOSFET和PWM控制器，可以有效的减少PCB的面积和灯具的体积，提供最大25W的功率输出（230VAC输入）。"

　　"对于非隔离型小于25WLED照明应用，如果输入到输出转换比低，那么简单的降压转换器可以是一个低成本和小体积的选择。在看重效率的隔离型拓扑架构中，使用像英飞凌CoolSETICE2QS系列器件的准谐振反激式拓扑就是一个很好的选择。"AlexanderSommer说。英飞凌是第一家提供数字准谐振反激控制IC的供应商。

25W-100W功率范围的典型LED照明应用是街道照明（小区道路）和像停车场这样的公共场所。功率转换效率、PFC功能的高性价比实现和高颜色品质现