線性架構(gòu)有效抑制電流紋波

　　LED照明系統(tǒng)中，占總成本較大且設(shè)計(jì)時(shí)間花費(fèi)較長(zhǎng)的即為驅(qū)動(dòng)電路，其中，電流紋波（Current Ripple）的消除將影響驅(qū)動(dòng)電路的效能，甚至牽動(dòng)整體成本，因此設(shè)計(jì)工程師須采用合宜的驅(qū)動(dòng)電路，才可避免電流紋波造成的設(shè)計(jì)困擾。立錡資深經(jīng)理廖光彬（圖4）表示，LED照明驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)中，采用越高功率電流濾波器（Power Filter）將造成電流紋波，若要消除電流紋波，可采用較低功率的電流濾波器，但驅(qū)動(dòng)電路效能相對(duì)將降低，或是采用隔離式或非隔離式雙級(jí)（Two Stage）設(shè)計(jì)，不過(guò)成本也稍高。值得注意的是，若工程師采用現(xiàn)下主流的隔離或非隔離電路，則須注意非隔離式的產(chǎn)品在安規(guī)認(rèn)證有較大的問(wèn)題，而采用隔離電路則設(shè)計(jì)較復(fù)雜。

　　事實(shí)上，若只考量成本，阻容降壓線路是現(xiàn)有LED照明驅(qū)動(dòng)電路中最具成本效益的設(shè)計(jì)。廖光彬指出，雖然阻容降壓線路具備設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、所需元件少、低成本、高效率與無(wú)電磁干擾（EMI）等優(yōu)點(diǎn)，但阻容降壓電路架構(gòu)非常容易受到市電、頻率及電容誤差所影響（圖5），以至于量產(chǎn)精準(zhǔn)度差。另外，阻容降壓線路較大的輸出電流漣波，易有市電兩倍頻光干擾的現(xiàn)象，也容易造成LED壽命縮短。更重要的是，阻容降壓線路電路可靠度低，無(wú)任何保護(hù)功能。

　　圖5 阻容降壓電路電流紋波測(cè)試狀況　資料來(lái)源：立錡（07/2013）

　　因此目前僅中國(guó)大陸LED燈具制造商，以及強(qiáng)打超低價(jià)的LED燈泡開(kāi)發(fā)商，才會(huì)采用阻容降壓線路。為解決阻容電壓電路的缺點(diǎn)，同時(shí)兼顧成本，LED照明驅(qū)動(dòng)IC研發(fā)業(yè)者提出單串式線性驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)，然而單串式線性驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)最大問(wèn)題在電源效率與輸入電壓成反比，換句話說(shuō)，輸入電壓太高易造成驅(qū)動(dòng)IC過(guò)熱損壞。此外，單串式線性驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)無(wú)法增加調(diào)光功能。

　　有鑒于此，多串式線性驅(qū)動(dòng)方案逐漸受到重視。廖光彬指出，多串式線性驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)毋須采用電阻與電容，電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，并可藉由增加LED數(shù)目，延伸輸入電壓范圍，惟LED串分布須加以考量，以免造成照明系統(tǒng)發(fā)光均勻度不佳的問(wèn)題。

　　圖6 達(dá)鑫電子市場(chǎng)行銷(xiāo)部產(chǎn)品行銷(xiāo)專(zhuān)案經(jīng)理張君源指出，LED照明線性驅(qū)動(dòng)電路將成為繼隔離與非隔離電路之后，備受矚目的技術(shù)。

　　達(dá)鑫電子市場(chǎng)行銷(xiāo)部產(chǎn)品行銷(xiāo)專(zhuān)案經(jīng)理張君源（圖6）強(qiáng)調(diào)，無(wú)論單串或多串式線性驅(qū)動(dòng)架構(gòu)均仍有缺點(diǎn)，但線性架構(gòu)具備體積小、生產(chǎn)成本低及高性?xún)r(jià)比等特性，因此在現(xiàn)有的隔離與非隔離驅(qū)動(dòng)架構(gòu)之外，已逐漸受到LED照明市場(chǎng)矚目。

　　舉例來(lái)說(shuō)，LED球泡燈與燈管體積越做越小，但驅(qū)動(dòng)電路所需元件相當(dāng)固定，再微縮實(shí)有困難，然而采用線性架構(gòu)將可達(dá)到LED晶粒與驅(qū)動(dòng)電路光電一體化的目標(biāo)，不僅可縮小驅(qū)動(dòng)電路體積，也可大幅降低成本。

　　張君源認(rèn)為，除上述優(yōu)點(diǎn)外，線性驅(qū)動(dòng)還有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、無(wú)EMI的優(yōu)勢(shì)，至于線性驅(qū)動(dòng)電路較大的閃爍問(wèn)題，也可利用涂布稀土螢光粉解決，提升LED球泡燈或燈管的發(fā)光均勻度。由于線性架構(gòu)擁有許多優(yōu)勢(shì)，未來(lái)該設(shè)計(jì)在市場(chǎng)的接受度將快速提升。

　　解決互通性問(wèn)題　智慧調(diào)光規(guī)范相繼登場(chǎng)

　　圖7 英飛凌電源管理及多元電子事業(yè)處資深產(chǎn)品經(jīng)理張文貴表示，LED照明系統(tǒng)加入調(diào)光功能，可提升附加價(jià)值。

　　在LED照明驅(qū)動(dòng)電路架構(gòu)不斷推陳出新的同時(shí)，提高附加價(jià)值亦成為L(zhǎng)ED照明相關(guān)業(yè)者發(fā)展重點(diǎn)。英飛凌（Infineon）電源管理及多元電子事業(yè)處資深產(chǎn)品經(jīng)理張文貴（圖7）表示，LED照明增添調(diào)光功能的最大目的為省電，但是若LED照明增加調(diào)光功能，甚至增加調(diào)光階段，將可為L(zhǎng)ED照明系統(tǒng)業(yè)者帶來(lái)更多利潤(rùn)。

　　LED燈具調(diào)光的基本原理之一為電流改變，LED色溫也會(huì)改變，即可讓人眼感覺(jué)亮度的變化，不過(guò)，業(yè)者須注意人眼在低亮度狀態(tài)下，對(duì)光的變化量會(huì)變得相當(dāng)敏感，因此低亮度的調(diào)光設(shè)計(jì)模式，須避免LED出現(xiàn)閃爍，造成使用者經(jīng)驗(yàn)不佳。張文貴指出，除了色溫的變化外，脈沖寬度調(diào)變（PWM）亦為L(zhǎng)ED燈調(diào)光的方式之一。事實(shí)上，無(wú)論采用何種調(diào)光方式，LED燈具調(diào)光技術(shù)對(duì)業(yè)者而言已不是問(wèn)題，最大的挑戰(zhàn)在于不同業(yè)者推出的調(diào)光器與LED燈具間的互通性。

　　為解決互通性問(wèn)題，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織如能源之星（Energy Star）、加州能源局（California Energy Commission）、Zhaga已推出相關(guān)規(guī)范，最新的規(guī)范為NEMA SSL-7。張文貴表示，NEMA SSL-7結(jié)合使用者需求和LED燈具制造商針對(duì)調(diào)光器與燈具間的互通性要求，并結(jié)合能源之星、Zhaga與加州能源局的相關(guān)規(guī)范而來(lái)，目前解決相容性問(wèn)題的NEMA SSL-7 Part A測(cè)試規(guī)范已底定，業(yè)者已可針對(duì)此部分研發(fā)調(diào)光器與燈具。

　　此外，能源之星的LED調(diào)光規(guī)范也將于2014年9月1日正式實(shí)施，規(guī)定LED燈具業(yè)者的裝置須與至少五家以上的調(diào)光器業(yè)者產(chǎn)品進(jìn)行相容性測(cè)試，如此一來(lái)，LED燈具業(yè)者開(kāi)發(fā)產(chǎn)品時(shí)，將可確保產(chǎn)品可與更多調(diào)光器搭配使用，提高消費(fèi)者采用意愿。