由于LED照明系統(tǒng)較為復(fù)雜;跨越光學(xué)、電和熱等領(lǐng)域，因此，在進行大規(guī)模應(yīng)用時，常常會出現(xiàn)電源壽命不匹配及可靠性不足等問題，導(dǎo)致LED優(yōu)勢無法發(fā)揮。簡而言之，LED照明(特別是LED路燈)大規(guī)模應(yīng)用的真正瓶頸就在于驅(qū)動電源。

　　LED路燈主要用于室外環(huán)境，要長年經(jīng)受風吹雨淋、雷鳴電閃的惡劣環(huán)境;在中國南方，外界氣溫部分時間可能高達40℃~50℃;而在寒冷的北方，外界氣溫部分時間則可能低到-20℃~-30℃。因此LED路燈電源的設(shè)計和制造技術(shù)就更加要注意質(zhì)量問題。

　　“大部分路燈故障都可歸因于電源故障，路燈面臨著特殊的設(shè)計挑戰(zhàn)，大部分挑戰(zhàn)在傳統(tǒng)電源應(yīng)用中是不存在的。極高環(huán)境溫度的嚴酷條件(導(dǎo)致電路板溫度超過100℃)，加上電源與負載(LED)的緊密相鄰，使得標準的適配器技術(shù)根本無法湊效。此外，電信轉(zhuǎn)換器所采用的用來對付高環(huán)境溫度的高效率方法，在路燈應(yīng)用中僅部分有效。”Andrew Smith表示：“長壽命、高環(huán)境溫度電源需要采用特殊的設(shè)計技術(shù)和拓撲結(jié)構(gòu)，才能使電源在嚴酷環(huán)境下正常工作。路燈制造商經(jīng)常無法準確確定電源的適用性，錯誤的技術(shù)選擇最后會導(dǎo)致系統(tǒng)過早故障。”

　　他指出，目前許多用于室外照明的電源都依賴大型鋁電解電容，然而對于要在嚴酷環(huán)境中工作的電源的功率轉(zhuǎn)換電路來說，此類電容的效果并不好。PI極具成本效益的技術(shù)無需電解電容或其他短壽命元件(如光耦)，從而大幅提升外部照明方案的可靠性。

　　Andrew Smith強調(diào)：“PI的控制IC能幫助電源設(shè)計師完成模塊化設(shè)計，驅(qū)動LED并聯(lián)燈串，以90%以上的效率進行工作，而無需鋁電解電容。此外，PI還提供高度集成的、高頻率的諧振變換器方案，通過將電源在輕載時的效率提升到92%以上來減輕對電源的應(yīng)力。”

　　高效節(jié)能方面，根據(jù)美國能源局(DOE)于2009年12月3日針對一體化LED燈項目所發(fā)布‘能源之星’規(guī)格最終版，規(guī)定LED驅(qū)動器的功率因子必須優(yōu)于0.7，而工業(yè)應(yīng)用則要優(yōu)于0.9。此外，在目前LED產(chǎn)品無全面標準情況下，LED必須滿足電氣強制標準，特別是EMC的GB17743對應(yīng)IEC6100，電流諧波THD的GB17625.1-2003對應(yīng)IEC61000-3-2:2001，這要求電源要有良好的EMC、PFC/THD。

　　LED路燈驅(qū)動電源設(shè)計門坎高

　　TI半導(dǎo)體事業(yè)部業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理劉學(xué)超針對LED路燈的驅(qū)動電源需求指出，LED路燈是由光學(xué)、熱學(xué)和電子學(xué)組成的復(fù)雜系統(tǒng)，雖然LED本身的壽命較長，但如果LED驅(qū)動電路設(shè)計不當，如選用了低質(zhì)量的有源或無源器件，使整體驅(qū)動電路壽命無法與LED匹配，就會影響LED路燈質(zhì)量及壽命。再者，LED的溫度管理及散熱也非常重要，一旦工作溫度高于100℃，LED本身的可靠性就會受到影響。當然，LED早期失效、組裝局部缺陷及瞬態(tài)現(xiàn)象等因素，也導(dǎo)致LED偶爾可能會失效，如果沒有采取恰當?shù)姆至鞅Ｗo措施，單顆LED的失效會導(dǎo)致整串LED不亮，影響整體路燈照明效果。

　　再者，在整體LED照明市場中，LED路燈是功率最高的應(yīng)用，因此需要多個功率級和復(fù)雜的拓樸，以滿足功率因子校正(PFC)、總體諧波失真(THD)、85 PLUS的效率等標準和法規(guī)，以及多串LED電流恒定的要求。劉學(xué)超認為，要解決LED路燈的電路可靠性問題，必須從驅(qū)動拓撲結(jié)構(gòu)進行改進，提高效率，減少元器件數(shù)量，另外也可進一步減少成本。

　　Andrew Smith則建議對LED路燈驅(qū)動電源采用金/銀/銅分級體系。例如，金級電源在嚴酷環(huán)境下具有長使用壽命，能提供高效率(>90%)，且具有高功率因數(shù)。為滿足金級標準的評級要求，電源廠商必須遵循良好的工程經(jīng)驗(例如，消除功率轉(zhuǎn)換電路中的電解電容)。銀級和銅級分別適用于工業(yè)應(yīng)用和消費類應(yīng)用，它們符合這些細分市場的特有屬性。

　　他指出：“對LED電源采用金/銀/銅分級標準后，生產(chǎn)路燈的系統(tǒng)整合商就可以輕松、安全地選擇正確的技術(shù)，無需使自己成為電源專家。作為一家IC供應(yīng)商，PI支持采取一項通用的LED評級標準。我們正在與各LED制造商和政府機構(gòu)進行接觸，以期在此項倡議的需要和內(nèi)容方面達成共識。”

　　深圳茂碩董事長顧永德則表示，由于LED照明目前還未大規(guī)模普及應(yīng)用，對LED驅(qū)動電源的需求量相對較小，并且尚無統(tǒng)一的國家標準，因此許多電源廠商的設(shè)計質(zhì)量不佳，導(dǎo)致電源產(chǎn)品壽命較短，即使在應(yīng)用條件良好的環(huán)境中，一般電源廠家的電源壽命亦達不到1萬小時;如果在夏天40度環(huán)境溫度下，有許多廠家的電源壽命超不過4000小時。

　　壽命及溫度范圍為關(guān)鍵所在

　　顧永德指出，茂碩在設(shè)計時便將電源開機溫度規(guī)范在-40℃-70℃，獨有的PFC電路及內(nèi)部屏蔽結(jié)構(gòu)則能充分解決并保證在任何惡劣環(huán)境下，電源都能正常開機。再者，通過長時間對灌膠技術(shù)的研究，進而調(diào)配出密封性最好、散熱性最佳的灌封膠配比，使產(chǎn)品得以獲得完整嚴密的防水保護。茂碩的LED的驅(qū)動電源壽命長達5萬小時。

　　針對現(xiàn)階段的產(chǎn)業(yè)情況，顧永德指出許多燈具廠家多是在完成LED基板及結(jié)構(gòu)設(shè)計后，才去考慮電源的問題，忽略了電源沖擊對LED芯片的影響，為燈具的光衰減留下隱憂。而對于許多中小電源廠商而言，它們不可能有實力為每批數(shù)量不大的燈具專門開發(fā)不同的電源，這就造成了燈具廠商找不到技術(shù)指標和尺寸大小均合適的電源的普遍現(xiàn)象。茂碩電源則長期致力于和廣大燈具客戶的互動，針對客戶的不同要求提供切合實際的應(yīng)用方案，進而保障了燈具質(zhì)量，贏得廣大燈具客戶的信賴。

　　現(xiàn)階段茂碩電源的七星系列產(chǎn)品正廣泛地應(yīng)用于國內(nèi)外將近1,000家客戶，其中包括勤上、真明麗、富士康、比亞迪、九洲光電、史福特、泰克拓普、邦貝爾、萬潤、格林光電、偉志光電、德豪潤達及佛山國星等知名大廠。

　　茂碩并和勤上光電合作制訂符合雙方長遠發(fā)展與切身利益的細則，在項目研發(fā)、科技攻關(guān)、技術(shù)咨詢與服務(wù)、信息交流、人才培養(yǎng)等方面全面開展廣泛而深入的合作，且預(yù)計在未來三到五年內(nèi)，勤上光電在現(xiàn)有的LED照明項目上，將會90%以上訂制茂碩的LED驅(qū)動電源，同時，還將共同投入新項目的聯(lián)合開發(fā)，在共同開發(fā)的項目上面，將100%采用茂碩的高可靠驅(qū)動電源。

　　智能型驅(qū)動為發(fā)展趨勢

　　顧永德并特別說明智能型驅(qū)動電源的重要性，他指出目前市場應(yīng)用于LED驅(qū)動電源管理、LED燈具的智慧節(jié)能監(jiān)控的解決方案可說極少，但是茂碩針對節(jié)能、環(huán)保、多功能、高可靠和智能化管理等目標設(shè)計出照明時間智能控制、DALI智能無極調(diào)光、PLC智慧遠程無極調(diào)光、PS485或DMX512智能遠程無極調(diào)光、紅外感應(yīng)智能調(diào)光、0-10V模擬調(diào)光、室內(nèi)可控硅調(diào)光等七大智能調(diào)光技術(shù)，可根據(jù)環(huán)境、時間等的變化，由工作人員在控制室通過相關(guān)網(wǎng)絡(luò)遠程控制LED路燈開關(guān)、調(diào)光，還可反饋電壓或電流、狀態(tài)查詢、故障報警等，既可以省去鋪設(shè)專有線路的麻煩，還可以解決遠距離傳輸?shù)膯栴}，非常適合用于LED路燈的遠程控制與管理。

　　由于這些特性，該公司出品的LED智能驅(qū)動電源系列產(chǎn)品已占全國LED路燈市場65%的比例。茂碩LED驅(qū)動電源目前年產(chǎn)能300萬個，分析茂碩之所以能取得如此耀眼的市占成績，主要為該公司所生產(chǎn)的LED驅(qū)動電源多是采用世界頂級品牌電子元器件，例如IC來自英飛凌、電容則全部是軍工級日系電容。

　　另一值得注意的中國LED驅(qū)動電源業(yè)者則是廣州金升陽科技有限公司。該公司已針對LED路燈應(yīng)用推出KC24W系列，此為引線式恒流大功率防水LED驅(qū)動電源產(chǎn)品，該系列的產(chǎn)品應(yīng)用降壓式電路結(jié)構(gòu)，具有效率高、寬輸入電壓范圍、高溫度工作環(huán)境、功能齊全等特點，提供PWM 調(diào)光、模擬調(diào)光等遠程關(guān)斷功能。

　　替代燈管電源朝隔離式發(fā)展

　　針對替代燈管所需的驅(qū)動電源，基本上脫機型為發(fā)展主要趨勢，這主要是由于市場對安規(guī)日趨重視，因此隔離驅(qū)動的需求日漸增加。脫機型LED電源市場主要分為高功率和低功率兩個部分，大概以50W為分界線。其中，基于集成型LED的替代燈管大多采用簡單、非絕緣型降壓穩(wěn)壓器LED驅(qū)動電路，產(chǎn)品著重于采用最少的元器件數(shù)量和最低的成本，但又必須同時提供足夠的流明/瓦數(shù)，以及高于0.7的功率因子，并具有標準的雙向可控硅調(diào)光器調(diào)光的能力。

　　再者，高功率LED驅(qū)動器通常需要絕緣隔離，以達到UL標準，這往往需要其功率因子大于0.9，并具備調(diào)光能力，而這種調(diào)光能力可能是通過基礎(chǔ)調(diào)光器之外的其他方法實現(xiàn)的。另外還需要產(chǎn)生至少與熒光燈相等的流明/瓦，并具有更長的使用壽命。

　　針對上述的需求，LED驅(qū)動電源IC業(yè)者提供許多解決方案。其中，iWatt擁有專利的PSR(原邊控制)控制技術(shù)，這一技術(shù)使得該公司可以開發(fā)出無需光耦等不適宜于LED驅(qū)動電源高溫工作環(huán)境的應(yīng)用設(shè)計，從而大大提高了LED驅(qū)動電源的可靠性。 此外，iWatt幾年前就已開始調(diào)光的應(yīng)用研究，并開發(fā)出了3610和3620系列LED控制IC。iWatt指出，當電源設(shè)計者選用iWatt方案進行開發(fā)時，他們可以很輕松地解決發(fā)熱與體積的關(guān)系，因為之后的LED驅(qū)動電源產(chǎn)品的體積將變得越來越小，導(dǎo)致功率密度變得越來越大。

　　目前iWatt可提供一系列LED驅(qū)動IC，適用于開發(fā)從3W到30W的LED照明燈具，基本覆蓋了目前主流LED照明燈具的功率范圍。有性價比高、針對3W小功率的iW1696和iW1678;有將BJT三極管整合在一起的高集成度的iW1810，有配合不同的MOSFET靈活運用于不同功率等級的iW3620，還有調(diào)光器兼容性最好的iW3610/3612系列IC。

　　其中，針對iW3610/3612系列IC，該公司是將傳統(tǒng)的兩級控制(PFC+PWM)整合在一個SO8的封裝內(nèi)，這些方案既能提供電流控制，也能兼容切相式調(diào)光器(phase cut dimming)，還能改善功率因素，這種設(shè)計符合LED市場的主流要求。其中，iW3610是用于可調(diào)光LED驅(qū)動器的AC/DC數(shù)字電源控制器，輸入電壓100Vac/230Vac，頻率從47Hz到64Hz，調(diào)光范圍從2-100%，LED電流調(diào)整幅度±5%，起動電流10uA，輸出功率高達45W，具有多種LED保護特性。該方案具有快速起動，LED沒有可見的閃爍等特點。

　　PI則是提供了一系列針對LED照明應(yīng)用的高度集成高壓IC，在這些應(yīng)用中，設(shè)計師要求寬電壓輸入(85VAC至265VAC)的脫機式電源。對于不需要調(diào)光的應(yīng)用，使用LinkSwitch-PH就可以省去電解電容。對電容剩下的唯一要求是在輸出中通過AC波形的低點(此時，電壓接近于零)對LED供電。這可以用足夠容量的陶瓷電容、鉭電容來替代電解電容，從而消除100Hz或120Hz的閃爍。

　　PI的5W脫機式LED驅(qū)動器參考設(shè)計(RDK-251)具備無閃爍可控硅調(diào)光和單級功率因子校正(PFC)。該參考設(shè)計基于LNK457DG，可在15V額定LED燈串電壓下提供350mA單路電流輸出。使用標準的AC市電可控硅調(diào)光器可將輸出電流降低至1%(3mA)，這不會造成LED數(shù)組性能不穩(wěn)或發(fā)生閃爍。該電源可同時兼容低成本的新形調(diào)光器和更復(fù)雜的笨重調(diào)光器，其AC耐壓范圍為0VAC至300VAC，能增強現(xiàn)場應(yīng)用的可靠性，延長在線電壓驟降和驟升條件下的使用壽命。

　　LED驅(qū)動電源需求增加快速

　　LED驅(qū)動電源器是LED產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的保障，也就是說LED電源的質(zhì)量直接決定了LED產(chǎn)品的可靠性，因此，在LED產(chǎn)業(yè)鏈逐步完善的今日，LED驅(qū)動電源的成熟也至關(guān)重要。一盞LED路燈配置一臺LED驅(qū)動電源，根據(jù)預(yù)測，2013年中國LED驅(qū)動電源數(shù)量預(yù)計達到700萬臺以上，市場規(guī)模擴大至17.5億。

　　然而，LED驅(qū)動電源不是傳統(tǒng)電源，技術(shù)含量非常高。由于供應(yīng)受制于技術(shù)水準，跟不上需求的進展，產(chǎn)業(yè)整體上處于供不應(yīng)求的狀況。目前LED驅(qū)動電源已成為「十城萬盞」工程推廣的瓶頸，也是制約LED照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。

　　對LED燈具業(yè)者而言，LED驅(qū)動電源的成本及使用壽命至關(guān)重要，其中的關(guān)鍵為采用高質(zhì)量的元器件并控制生產(chǎn)質(zhì)量，在保證高性能和可靠性的前提下必須盡可能地降低成本。據(jù)了解，近來有大量小型公司紛紛進軍LED驅(qū)動電源市場，市場價格因競爭而不斷下滑。如何在保證可靠性和質(zhì)量的同時，提供最低成本的LED照明解決方案，成為業(yè)者需要面對的新挑戰(zhàn)。