LED照明向智能化發展是大勢所趨，當前的LED智能照明產品應用主要體現在可調光、調色溫及監控，這對于LED驅動電源的設計也提出了新的要求，業內普遍推崇的智能化和模塊化對驅動電源來說究竟意味著什么?何種電阻電容才能為模塊化智能電源提供更好的穩定性和更長的壽命?IC驅動會否代替電源實現“燈芯合一”?這些問題都成為了行業關注的焦點，眾多LED電源工程師在最近一次新世紀沙龍活動中，就“LED驅動智能模塊化發展”這一話題發表了自己的看法。

 

　　智能電源“三特性”

　　中山盛大光電科技有限公司的產品經理林先生提出，智能電源應該具備輸出電能可調性、控制電能多樣性、廣泛兼容性這三個特點。

　　1. 輸出電能可調性，通過控制解決光衰：

　　相比較于傳統電源的穩定輸出值，智能電源能夠不斷探測輸出情況去進行補償，通過調整電流和電壓的比值，達到恒流，從而實現恒定輸出光線的目的。

　　2. 控制電能方式的：

      多樣性：電能控制的方式主要分為AC端控制和DC端控制。AC控制中，電力線載波大多應用于戶外，但因其局限性而限制了使用范圍。分段調光現在仍主要應用于傳統照明，利用在規定時間內開關墻壁上的開關來達到調光目的，即通過開關一二三次切換來達到調光的目的。此種方式無需額外調光元件，按現有安裝方式，每盞燈均可實現調光。因為其調光完全由電源開關芯片內部控制，因此在全電壓范圍內，不管工作在何種亮度均可實現高效率與高功率因素，但是也正因此，只能按照預設的亮度循環調節，不能實現無級調光，電流調整率低。可控硅調光雖然應用非常廣泛，但是現階段仍無法非常好得進行控制。例如紅外、聲控、光控、雷達感應這些通過感應開關來進行調光的方式，也屬于AC端控制。

　　林先生認為，相比較主流AC端控制，DC端控制是行業內各大相關企業都想努力發展的方向。可控性調光是一個替代市場，主要的替代對象就是傳統照明。當傳統照明漸漸萎縮，想要得到卓越的調光效果，甚至做出各種酷炫調光特效，DC控制中的PMW調光將有可能成為主流。“但這一趨勢并不是一兩年內就能夠達到的。”林先生說。

　　3. 廣泛的兼容性：

　　智能電源應該是一款能夠在不同構架上運行的電源，擁有兼容全球民用電網、兼容多種控制系統以及兼容多種控制方式的能力。想要達到兼容全球民用電網的目的，應該向國際范圍A/C兼容性規定的允許AC 90v-260v，50-60Hz的任意電壓輸入的電源，此范圍涵蓋了全球各個國家的民用電壓標準，兼容性非常高。智能電源很少采用線控方式，而是更多采用例如Wifi等無線控制方式，如何做到和多種控制方式的完美兼容，也是需要解決的問題。

 

　　智能電源能夠根據負載用途，靈活調整輸出，即在現有節能基礎上，根據光照環境需要進行調整，從而有效減少光污染，達到二次節能的目的。

　　因為智能電源能夠根據使用環境，動態調整光輸出，因此也就更能滿足用戶的個性化需求，例

　　如用戶在不同時間段(白天和晚上)甚至不同情緒下對于光的需求和感受是不一樣的，就要求電源能夠隨著使用環境和用戶需求調整輸出狀態。

　　正是由于提高了對光的利用率，系統溫度得到降低，因而延長了燈具的使用壽命。但是，因為LED電源在此種情況下都是滿載工作，所以對電源整套的可靠性提出了更高的要求，如果沒有用到有質量保證的元器件、電阻電容等，電源就極易發生故障。

 

      兼容性：智能電源模塊化的重點

　　當前行業內，對于驅動電源模塊化的普遍認識為：將光源、散熱部件、驅動電源合成模塊，批量生產，通過模具制造出標準化的LED照明產品。但是蒲承認為，驅動電源模塊化的設計不止于此，他提出現階段驅動電源模塊化的設計，最重要的是考慮用戶使用習慣，在此基礎上，把電源內核做模塊化設計，電源外圍保持不變。“單純的用端子的插拔進行設計，只是一個很膚淺的模塊化設計，要做到真正的模塊化設計，就要做到廣泛的兼容性。”蒲承說。

　　從接口來看，即做到以某個標準或者習慣去定義接口屬性。目前運用比較多的，例如高端智能RCU的接線方式，為螺絲刀擰接。因此，在目前來講，仍可以沿用傳統接口，來做模塊化設計基礎。

　　從功能來看，在智能電源的模塊化設計上，并沒有根本性的區別，也要做到同傳統電源一樣的電氣性能、熱管理、防護等級等。

　　與傳統電源設計相比，模塊化設計除了能夠使得模塊和電源擁有被組合、分解、更換的能力之外，還意味著其工作獨立性的提高，即不會因為模塊故障，而影響其他層級的工作。另外，模塊化設計使得電源擁有可控性的特點，保證了電源工作狀態的可追溯性，能夠被多種狀態監控并得到反饋信息。同時，電源的便利性也將大大提高，使其成為更易安裝、使用、控制、攜帶。

 

　　電阻電容高要求

　　LED照明的一個重要的考慮因素，就是LED驅動電路與LED本身的工作壽命應該能夠相提并論。雖然影響驅動電路可靠性的因素有很多，但其中電解電容對總體可靠性有至關重要的影響。為了延長系統工作壽命，需要有針對性地分析應用中的電容，并選擇恰當的電解電容。

　　廣州萬豐電子有限公司技術中心副主任兼研發部高級經理陳先生講解了液態電容和固態電容的區別。作為無源元件，傳統液態電容的導電機理決定了其弱點：依靠電解液的離子進行導電，液體導電電阻大，且隨溫度的變化影響較大。導電聚合物固體電解質鋁電解電容器，簡稱固態電容，也是電解電容其中之一，只是導電機理不同，采用導電聚合物的固體材料進行導電。

 

　　1. 固態電容的結構：

　　和傳統鋁電解電容器結構相似，有正負的鋁箔。在正負鋁箔之間，也有一層電解質隔開，只是傳統的電解質只是為了吸收電解液，而現在的這層電解質是為了在生產初期將產品絕緣。傳統的低壓的固態電容將其解剖開，在鋁箔之間只看到一層粉末，是經過碳化設計的，粉末當中又含進了導電聚合物的固體化導電材料。

     2. 固體電容的導電機理：

　　固體導電是怎樣的原理呢?是靠電子空穴導電，可以將其比喻成一根銅線，用單體和氧化進行加熱催化劑的化學反應以后，生產一個反應聚合物，奪去了其中每個分子中的電子，之后就具有了導電性。因為固態電容采用電子導電，所以有優異的頻率特性。固電容從120HZ~100KHZ容量變化率極小，大幅提升電容高頻下的濾波效果，實現用較低容量替代液態電容，實現電路小型化。

　　3. 固體電容的壽命：

　　固體電容使用溫度每降低20℃，壽命*10倍。

　　因為不存在電解液的消耗，是靠電子移動進行導電，而液態電容，電子是依靠電解液中的離子進行導電，會跟鋁箔直接產生化學反應，會加重鋁箔的氧化層，所以液態電容使用時間長了之后，氧化膜會不斷增加，增加之后使得合成比容降低，因為氧化物不斷上升之后，介質厚度會發生變化。固態電容因為是靠電子導電，不存在離子的消耗，所以壽命非常的長。

      4. 固態電容的特性：

　　(1)固態電容的使用壽命，能夠有效解決LED驅動電源壽命短板。

　　(2)優異的頻率特性，固電容從120HZ~100KHZ容量變化率極小，大幅提升電容高頻下的濾波效果，實現用較低容量替代液態電容，電路小型化。

     (3)良好的低溫特性，即使在-65℃下固態電容仍保持70%容量，徹底解決LED低溫啟動問題。

     (4)超低的ESR特性，大幅提升電容耐波紋能力。

 

      IC驅動設計的未來

　　 如果說驅動電源之于LED就如同心臟之于人類，那么IC驅動就是為心臟提供跳動能力的ATP，其重要性不言而喻。中山大皇電子有限公司副經理趙先生指出，就現階段，LED驅動技術以拓撲結構為主，有厡邊反饋方案，BUCK電路方案，BUCK-BOOST電路方案。

 

　　(一)PSR反激方案原理圖(低端)

　　低端厡邊反饋結構的變壓器需要三個繞組，在兩個繞組的基礎上有一個輔助繞組。屬于隔離方案。

    (二)PSR反激方案原理圖(高端)

　 高端厡邊反饋結構的變壓器只需要兩繞組，在C4省略或小電容時，可以做高功率因數的方案。屬于隔離方案。

    (三)BUCK電路方案

　 BUCK電路，屬于非隔離方案，也可以分為低端和高端。

    (四)BUCK-BOOST電路方案

　 BUCK-BOOST電路屬于非隔離方案，需要電感。

 

      這么多拓撲結構如何選擇?推薦從功率的角度選擇結構。輸出的電流小于90毫安，選用BUCK-BOOST或線性，90毫安到150毫安用BUCK，150毫安以上推薦用反激。但是以上的隔離和非隔離電源都存在一定的缺點。首先，由于均使用到變壓器和電感，相對成本高;第二，由于繞組多導致驅動電源復雜，環路調試難度高;另外，由于所運用到的器件多，生產難以控制和把握，因此產品的可靠性也就隨之降低;其次，EMI要加器件進行特殊處理，增加了難度;最后，驅動IC與LED燈無法集成到一個鋁基板上。

      面對如此多的問題，IC驅動將何去何從?趙春波認為，LED驅動技術的未來是燈芯合一，也稱“去電源化”“無電源模塊”或“HV-COB-LED”。

      為了達到這一目的，HV-COB燈不斷提高流明和封裝技術，IC也在向線性恒流發展，將燈與IC封成一個COB。