固态照明系统解决方案成功故事

设计和稳定性方面的问题。

能源之星认证的问题还在讨论中，因为需要散热片及密封材料，成本也随之增加。

电力电子系统的功耗和效率

能量转换阶段内的损耗可分为三类：

1 传导损耗
2 切换损耗
3 静态损耗

LED驱动器采用的所有硅器件和被动元件都具有电阻值，电流通过电阻时会产生IRMS2 x R的功耗，因为系统的规格有所不同，选用不同材质及类型的元件（低压场效应管，二极管，电磁元件）的损耗也有所不同。

切换损耗发生在一个金氧场效应晶体管（Mosfet）或二极管被打开而其他的金氧场效应晶体管（Mosfet）或二极管被关断时。一个变流器在200kHz频率下工作产生的切换损耗将是100kHz时的一倍。但这也需要对工作切换频率间的权衡做出评估。较高频率下的切换允许的电感磁性更低，而在对大小尺寸有特殊要求的情况下传导损耗可能会更低（更低的RDCR）。

静态功损与内部电路的关系

总结-在类似的LED驱动设计中，可能得到一样的输出功率(POUT=ILED X VLED-Stack)，但系统内的电流，电压以及元件类型的不同，将令系统效率大不相同。

在优化实验中适用的典型离线(AC to ILED)替换固态照明灯泡电路图


具体定义及驱动器的功率损耗计算公式:
D = 占空比 = 
D’ = (1 - D)
FSW = 切换频率

Q4打开时候的切换损耗→

Q4传导损耗→

D4传导损耗→

L3电感的传导损耗 →

当所有重要的功率损耗都计算出来后，即可计算系统的总体效率了。
效率等于： 
此处 ：

基于功率损耗公式，可以对固态照明应用中的堆电压和电流进行假设，即在一个LED数目减少的系统中，通过增加LED电流，流明输出值即可符合规范的要求，但效率会降低。一个具体的分析需要充分进行设计权衡，并考虑功率损耗。对下面几点做一个迅速的分析，找出系统效率下降的原因。

• 电感L3的传导损耗会随着LED正向电流的增加而增加
• 如果LED正向电流增加，续流二极管的切换损耗也会增加
• 当MosFET导通，降低堆电压将延长续流二极管D4到主开关的传导时间比
• 当LED电流提升， Mosfet Q4上的传导损耗将随之增加

完整的系统设计，解决现有问题

本文目的是为了提高固态照明系统级设计的设计意识。对于一个系统或是成功的设计而言，都要考虑到规格，成本还有性能。

电力电子社团正在开发高效和高性价比的LED驱动方案，包括那些LED堆电压相对于输入电压非常小的设计，基于此我们便知道了下一步的研发重点。

美国国家半导体希望开发出能够帮助客户满足能源之星认证的LED驱动元件。在实验中，分析过众多不同的LED和驱动配置后，我们认识到，更高的正向输入电压及更少的LED数目，将为客户在申请能源之星认证时带来更多困难。

LED生产商也认识到只关注单颗LED的效率是片面的。LED生产商需要知道他们的LED在市场上是如何使用的，从而配置好其LED产品以优化具体的固态照明解决方案。用在替换型A19/PAR灯泡上的LED与街灯及MR16灯所采用的LED大不相同。通过与不同地区的专业设计团队合作，LED生产商已经为终端应用开发出一些特定的LED产品。

系统级设计的成功故事

LED生产商已经开始开发面向特定应用的LED产品。以Cree为例，它提供了一款全新的产品即MX-6S。MX-6S LED是将早前的MX-6 LED进行重新配置，它为一些特殊应用，提供了众多优势，其优点在替换型灯泡应用中得到了广泛认可。原有的MX-6 LED在一个封装里有六个并行的LED，每个LED可产生150mA电流，总电流可高达1000mA。LED的正向电压在3.2V到3.6V之间，全新的MX-6S LED内串联了6个LED。这个串组的正向电流最高可达115mA，一个单一MX-6S封装内的LED的正向电压在19V到22V之间，其简化的LED配置如下所示：

MX-6和 MX-6S的LED裸片是一样的，外封装也保持一样。这两款LED的唯一区别是其内部焊接配置不太一样。这个唯一的不同允许我们针对一个使用普通LED驱动器的A19固态照明灯泡应用的LED堆电压进行充分的基准分析。

MX-6 和 MX-6S比较基准分析

对LED堆电压和堆电流间的分析有以下目标及标准：

• 优化通用的LED驱动器，使其适用于具有不同LED配置的固态照明替换型灯泡记录功率损耗及关键元件温度
• 在设计间进行比较时记录下重要的成本优势
• 基于性能，成本可靠性，产能等指标，确定驱动器和LED配置建议

使用一套便宜的光测（光通量）测试系统，就可以调整两个设计的LED电流来获得特定的光输出。这确保产品的相关性能均可比较，同时，可以考虑那些实际的系统变量，例如由于温度造成的流明损耗。

所有参数都要小心控制，