LED照明的中心議題：

• LED照明熱管理方案
• LED 照明連接器
• LED照明電路保護技術
• LED照明技術方案與趨勢
• LED照明電源和驅動方案的選擇
• 2011年LED照明市場與技術概覽

綠色照明應用熱潮已經到來，LED照明則成為不可逆轉的趨勢。2012年，日本將全麵禁用白熾燈
，東芝照明技術更是決定在2012年之前停產普通白熾燈泡，關閉全部生產線。台灣地區相關部門也宣布，截至2012年底全麵禁止高能耗的白熾燈泡的使用。而歐盟早在2009年就開始推廣緊湊型熒光燈和LED照明，以期在2012年，讓白熾燈退出歐盟市場。美國將從2012年開始
，禁售大多數白熾燈泡，開始逐步淘汰40W、60W
、75W及100W白熾燈泡。

從全球範圍來看

，2012年都將是傳統照明退出市場
，新照明技術全麵普及的關鍵一年。發改委預計，中國將在未來不到10年的時間內禁售白熾燈，目前也已經到了大力推廣的階段，如廣東省政府發布的《廣東省LED產業發展規劃》提出

，將於“十二五”期間推廣3000萬隻室內LED燈，並在社區建設中
，將按照30%-50%的比例提供補貼
，引導居民購買LED燈。

為了在2012年達到既有目標，產業鏈從芯片廠商、元器件配套廠商、燈具製造商到分銷渠道都在積極推出產品——這一現象也將在2011年得到非常明顯的體現。有報道指出，2011年全球LED照明產值比重將達10%，無疑將會給LED照明相關產業提供多層次的商業機會。

從下麵的報道中也可以看到LED照明市場的現狀：

LED照明成趨勢 市場起飛指日可待
低碳節能LED照明先行 市場潛力巨大
LED照明已處於啟動臨界狀態
LED產值高達96億美元照明應用加速
LED照亮中國
 

LED照明技術方案與趨勢

這樣的背景下，LED照明技術的現狀如何？能否在2012年全麵應用之前做好充足準備？本期半月談聚焦與LED照明相關的電源模塊、驅動方案、熱管理技術、連接器和電路保護技術，通過技術層麵分析LED照明在光源
、電源轉換

、控製與驅動、熱管理等方麵的挑戰，並結合目前主流元器件公司產品
，分析LED照明的未來發展趨勢以及對元器件市場帶來的機遇。
 
1）LED照明電源和驅動方案的選擇

在LED 照明設計中
，驅動方案一般來說有兩種：線性驅動和開關型驅動。

線性驅動應用是一種最為簡單和最為直接的驅動應用方式。在照明級白光LED應用中
，雖然存在著效率低、調節性差等問題
，但是由於其電路簡單、體積小巧
，能滿足一般要求
，因此在一些特定的場合應用較多。

而er開kai關guan型xing驅qu動dong可ke以yi獲huo得de良liang好hao的de電dian流liu控kong製zhi精jing度du和he較jiao高gao的de總zong體ti效xiao率lv，應ying用yong方fang式shi主zhu要yao分fen為wei降jiang壓ya式shi和he升sheng壓ya式shi兩liang大da類lei。降jiang壓ya式shi開kai關guan驅qu動dong是shi針zhen對dui電dian源yuan電dian壓ya高gao於yuLED的端電壓或者是多個LED采用並聯驅動情況下的應用。升壓式開關驅動是針對電源電壓低於LED的端電壓或者是多個LED采用串聯驅動情況下的應用。

各種驅動方式應用範圍如下圖：

 
關guan於yu采cai用yong隔ge離li型xing還hai是shi非fei隔ge離li型xing驅qu動dong方fang案an
，一yi般ban認ren為wei
，隔ge離li型xing驅qu動dong安an全quan但dan效xiao率lv較jiao低di，非fei隔ge離li型xing驅qu動dong效xiao率lv較jiao高gao
，應ying按an實shi際ji使shi用yong的de要yao求qiu來lai選xuan隔ge離li型xing/非隔離型驅動方案。

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就電路結構而言：目前的隔離型方案多是AC/DC的反激式(Flyback)電路方案，因此相對電路較複雜、成本較高。非隔離型基本是采用DC/DC的升壓（Boost）或降壓（Buck）電路

，則相對電路較簡單，因而成本也相對較低。隔離型的恒流精度可以做到±5%以內
，而非隔離型則很難做到。

在應用領域：目前在以市電為輸入電源的LED燈具中（特別是驅動與光源一體的燈具），本著安全第一的原則
，基本已不再采用非隔離型方案。但LED日光燈管例外，由於受到結構和空間的製約，仍還用非隔離型方案。在低壓供電的LED燈具中，以效率和成本優先的原則，非隔離型方案是最佳的選擇。

提供照明驅動IC的半導體廠商包括恩智浦半導體、安森美
、美國國家半導體、TI
、羅姆……如恩智浦的SSL210x係列市電調光LED照明驅動方案具有啟動快、深度調光和長壽命的特點，市場表現相當出色。安森美的照明解決方案能滿足不同功率範圍和電源供電方式(AC/DC、DC/DC)的需要。美國國家半導體的Powerwise解決方案具有“高亮度、低功率”的特點，廣泛應用在戶內、外照明係統以及汽車照明係統多個應用領域。TI 提供LED通用照明的電源管理解決方案，產品包括多級串聯LED驅動器
、用於AC 前端轉換的的各種LED照明驅動器控製器
、DC-DC控製器，DC-DC LED 恒定電流轉換的SWIFT係列同步降壓DC/DC轉換器。ROHM在超小型LED方麵技術領先，不僅擁有PICO係列的各種LED產品線，近年來更在可調光LED驅動方案方麵進展迅速。

更多LED驅動方案的選擇和設計文章如下：

LED照明驅動選擇與設計技巧大揭秘
LED照明電源電路設計問答精粹
LED驅動電路的控製方案
不同功率等級的LED照明驅動方案介紹
LED的高效驅動

2) LED照明熱管理方案

熱管理是LED係統設計一個重要的部分，而通過電路實現溫度補償功能進行熱管理是一個既經濟又可靠的方法。目前大多數LED燈具生產商都將LED的驅動電流設計為不隨溫度變化的恒流源
，因此，當LED周圍溫度高於安全溫度點時，工作電流就不在安全區內，這將導致LED的壽命遠低於規格書的數值甚至直接損壞。而LED周圍溫度過高是由LED自身發熱導致
，目前有兩個辦法可以解決這個問題。

一種辦法是使用導熱性更好的散熱裝置，減小LED芯片至環境的熱阻，控製LEDneibuwendubuzhibihuanjingwendugaotaiduo
，danzhexuyaojiaogaodechengben。ciwai，nanyibimiandewentishi

，dangsanrezhuangzhishiyongyiduanshijianhouzaidengtiwaikedesanrepianshangchenjihuichen，yijilvhejinjifutongbanshanglianjietongcenghelvjibandejiezhicenglaohuatuojiaodoujiangdaozhirezujiaodafududishangsheng，daozhizhengtisanrexingnengxiajiang。

另一種辦法是使LED工作在安全區邊際
，這樣既滿足在安全溫度點內輸出電流
、輸出功率工作在額定狀態且恒定，而且在高於安全溫度點輸出電流按比例下降進行負補償
，保證LED使用壽命，這就是溫度補償的含義。

散熱檢測功能也非常重要。我們可通過檢測NTC上的電壓來檢測LED燈的溫度變化。檢測到的電壓與NTC的溫度有直接關係，而NTC的電阻會隨NTC及其周邊電路溫度的升高而下降。使用NTC確定溫度有兩種基本方法。

方法一：在係統強製實施已知電壓的分壓器電路中使用NTC，並隨後測量NTC節點上的電壓。NTC溫度升高時，電阻減小。電阻減小將導致分壓器比的變化。NTC節點的電壓也會隨溫度升高而下降。

方法二：強製已知電流通過NTC，並測量NTC上的電壓。NTC溫度升高時，電阻減小。根據歐姆定律，電阻減小將改變NTC節點上的電壓。如電阻減小而電流保持不變
，NTC節點上的電壓也會下降。

就改進操作

、提高安全性而言，這兩種監控LED燈溫度的方法實施起來都很簡單直接。圖1是使用LED作為升溫源頭的這兩種方法的原理圖。

 
普通LED添加NTC後，就能以可控順序在溫度達到預設限度時關閉LED燈。

更多關於熱管理的方案：
高功率LED照明設計中的散熱控製方案
LED散熱基板的設計及分類
有效提高高功率LED散熱性的分析
LED燈的散熱管理的低功耗設計
大功率固態照明熱阻處理技術設計

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3）LED 照明連接器

由於LED的使用壽命通常都很長，所以照明設計者會不斷尋找經受得住惡劣環境考驗的、公認的互聯解決方案。使用壽命長且更高端的應用需要穩定的連接器，而不是典型的、麵向消費類應用的互聯（其設計用於手機這類每年或每2年即更換一次的產品）。對於連接器製造商而言
，這會推動下一波連接器開發，讓標準的、公認的連接器變得更耐用，從而保證實現更長的使用壽命和保持較高的性能水平。

 FCI推出了適於各種LED應用的連接器係列：從柵距為2.54mm和2.00mm的Basics+連接器
、Dsubs
、穩定的夾層連接器1.00mm Conan與0.80mm BergStak，到廣泛的FFC/FPC連接器和即將推出的創新型0.50mm無極性MezzoStak。

泰科電子的無極性插片及插座連接器係列經常被用在LED照明解決方案中。最新的無極性插片及插座連接器增加了線對板功能，為客戶提供了一套完備的連接方案，使其可以快速
、靈活地連接照明模塊。

采用無極性插片及插座設計的小型設計的板端連接器，相比傳統極性設計，能夠提供更為靈活的LED印刷電路板帶安裝方式。全新連接器可以通過水平或垂直滑動 jieheliangpiandianlubanlaiwanchenglianjie。dutedechuizhihuadonglianjiesheji，shitihuandengchuanzhongbudedianlubangengweibianjie，yinweizhixutiqidaitihuandedianlubanranhoufangruxindianlubanjike。

泰科電子的LED燈條連接器應用於擁有照明控製及LED發光模塊的照明設備中
，使其中的鋁基印刷電路板間的連接變得更加簡易而快捷。

更多內容請參考：

連接器的選擇
連接器各構件設計重點總結
2010中國連接器和功率器件市場供求趨勢調查

4）電路保護技術

電源的質量問題\用戶的不當使用等等原因造成的供電電壓的突然升高、線路中某個元件或印製線條或其它導線的短路而形成LED供電通路的局部短路導致這個地方的電壓增高、某個LED因為自身的質量原因損壞因而形成短路、燈具內的溫度過高、燈具內部進水、防靜電處理不當等等原因都有可能造成LED照明係統的損壞。

理想的保護方案應該能夠在超出正常使用電流時能立即啟動保護，讓LED的供電通路斷開，使LED和電源都能得到保護；在整個燈正常後又能夠自動恢複供電
，不影響LED工作
，所加的電路不能太複雜體積不能太大
，成本要低。

瞬態電壓抑製二極管(TVS) 是一種二極管形式的高效能保護器件。當它的兩極受到反向瞬態高能量衝擊時，能以10的負12cifangmiaojiduanshijiandesudu
，shizijiliangjijiandegaozulijijiangdiweidizu，xishougaodashuqianwadelangyonggonglv
，baliangjijiandedianyaqianweizaiyigeyudingdedianyazhi
，youxiaodebaohuledianzixianluzhongdejingmiyuanqijian。shuntaidianyayizhierjiguanjuyouxiangyingshijiankuai、瞬態功率大、 漏電流低、擊穿電壓偏差一致性好、箝位電壓較易控製
、無損壞極限、體積小等優點。

熱敏電阻PTC也經常被用到。當正常工作電流通過（或元件處於正常環境溫度）時，PTC自恢複保險絲呈低阻狀態；當電路中有異常過電流通過（或環境溫度 升高）時，大電流（或環境溫度升高）所產生的熱量使聚合物迅速膨脹
，也就切斷了導電粒子所構成的導電通路
，PTC自恢複保險絲呈高阻狀態
；當電路中過電流 （超溫狀態）消失後，聚合物冷卻，體積恢複正常，其中導電粒子又重新構成導電通路
，PTC自恢複保險絲又呈初始的低阻狀態。它的體積小
，成本低，可反複使用
，實現了保護的自動啟動自動退出
；它是固態封裝耐衝擊不容易被損壞。

安森美的保護方案、瑞侃的PPTC等電路保護產品、Vishay的電路保護二極管等等常被用在LED照明電路保護解決方案中。開路保護方麵，LittelFuse的PLED LED開路保護裝置常為大功率LED的電路設計所采納。PLED裝置與串聯燈串中的每個LED並聯。 如果某個LED無法開路

，則與其連接的PLED會接通並將本應通過該故障LED的電流導向PLED。 這確保了燈串中的其它LED能夠正常工作，因此熄滅的僅僅是單個LED而非整個燈串。

AEM科技作為專業的片式電路保護元器件的製造商，針對LED行業也開發了兩款新產品GcDiodeTM ESD和AirMatrixTM AF2係列貼片保險絲。AF2貼片保險絲能用於LED照明的交流端，它不僅能用於室內照明還可以用於戶外照明。AF2的體積隻有6.1mm*2.5mm*2.2mm，身形嬌小但是卻可以承受250VAC的電壓。GcDiodeTM ESD產品主要用於靜電保護
，特別是對接口部分的靜電保護非常有效。如HDMI
、1394接口、USB2.0、USB3.0。它最主要的優點是能比壓敏電阻承受更多衝擊次數，衰減速度比較慢。

PLED裝置有助於保護LED免受附近雷擊和ESD影響造成的浪湧。 此外，PLED包含的反向電流二極管可在電源的正負極接反時保護LED燈串。

更多內容，請參考：

LED照明的過流保護器件應用要點
探討幾種LED保護電路設計方案
LED區域照明的電源


、保護及聯網方案
LED燈的最新保護技術

以上關於LED照明的相關話題其實已經被廣泛討論，但從長遠來看，2011年仍舊會成為熱點。