LED区域照明电源架构及典型LED驱动方案

　　1) 适合线性灯、线槽灯等应用的分布式/模组化方案

　　大功率LED区域照明应用中，一种常见的电源架构是“功率因子校正(PFC)+恒压(CV)+恒流(CC)”的三段式架构。此种架构中，交流输入电源经过功率因子校正和隔离型直流-直流(DC-DC)转换后，输出24至80 Vdc的固定电压，提供给后面内置DC-DC降压转换电路的恒流LED模组(见图2)。此种架构的设计提供了能够现场升级的模组化途径，可根据实际需求，灵活改变LED光条数量，从而增加或减小光输出，满足具体区域照明应用要求。此种架构(light bar)下，交流-直流(AC-DC)转换与LED驱动电路并未整合在一起，而是采用分布式配置，既简化安全考虑又增强系统灵活性，也称作分布式方案，典型应用包括线性灯(linear lighting)及线槽灯(cove lighting)等。

　　图2：典型的模组化LED区域照明电源架构示意图。

　　在此种模组化途径下，一项设计能够扩展用于多种光输出等级。而且随着LED光输出性能增强，LED模组要提供相同光输出等级，所需采用的灯条就更好。而每个灯条都设有一个专用的DC-DC LED驱动器，如可以采用安森美半导体的CAT4201高能效降压LED驱动器。CAT4201专门优化用于驱动大电流LED，采用具有专利的开关控制算法，提供高能效及精确的LED稳流(可达350 mA)。CAT4201可采用最高36 V的电源电压供电，并相容于12 V和24 V标准照明系统。图3显示的是CAT4201的高压LED驱动器配置，周边的N沟道MOSFET支援高压输入：100 V输入电压时LED功率达30 W;50 V输入时LED功率达13 W。

　　图3：CAT4201高压LED驱动器配置。

　　2) 适合洗墙灯、外墙灯等应用的整体式/单段式方案

　　并不是所有的区域照明应用都要求采用分布式/模组化方案。随着白光LED性能的快速提升，新型LED已经可以配合新的LED驱动器设计方法。领先的LED制造商已经推出支持更大电流及具备更高发光性能的新型LED，如Cree的XP-G系列LED(正向压降为3.3 V)在1 A电流时可提供330流明光输出，Seoul Semiconductor的P7系列LED(正向压降为3.3 V)在1.4 A时可提供400 流明光输出。在此种条件下，可以配置新颖的LED驱动器来直接驱动1 A到3 A的大电流。例如，可以采用安森美半导体的NCL30001功率因子校正TRIAC可调光LED驱动器。

　　NCL30001是一种整体式/单段式的LED驱动方案，此种方案整合了PFC和隔离型DC-DC转换电路，并提供恒定电流来直接驱动LED。此种方案相当于将AC-DC转换与LED驱动两部分电路整合在一起，均位于照明灯具内，省下了LED光条中整合的线性或DC-DC转换器。此种整体式方案的电源转换段更少，减少元件使用数量(如光学元件、LED、电子元件及印制电路板等)、降低系统成本，并支援更高的LED电源总体能效。当然，此种方案的功率密度更高，可能并不适合所有区域照明应用，其光学图案可能更适合较低功率的LED，典型应用包括LED街灯、外墙灯、洗墙灯及电冰箱箱体照明等。

　　图4：基于NCL30001 LED驱动器和NCS1002控制器的90 W LED驱动器演示板电路。