本文討論了常見工業(yè) LED 照明系統(tǒng)的實際需求。它介紹了可調光 LED 燈具的多種設計以及 LED 本身的一些基本原理。此外，還包括一些對當今電力電子設計工程師提出的挑戰(zhàn)。
　　高功率工業(yè)照明燈具中的 LED
　　與傳統(tǒng)的“基于鎮(zhèn)流器”的系統(tǒng)相比，高功率工業(yè)發(fā)光二極管 (LED) 燈具使用高亮度 (HB) LED 的串并聯串來生產更優(yōu)質的照明燈具。HB-LED 配置為串聯或串并聯串。它們需要工作功率在 50W 至 200W 范圍內的恒流、恒壓 (CC-CV) 電源。采用通用離線交流電壓運行的工業(yè) LED 照明系統(tǒng)必須能夠在各種輸入和輸出運行條件下保持高功率因數。例如，要滿足美國能源部 (DOE) 固態(tài)照明能源之星計劃，明確要求大于 5W 的住宅和商業(yè)燈具的最小功率因數分別為 0.7 和 0.9。此外，歐洲標準EN61000-3-2，
　　圖 1 所示的框圖突出顯示了典型工業(yè) LED 照明系統(tǒng)的功能要求。盡管情況并非總是如此，但本例中 PFC 功能顯示在 LED 驅動器塊之外。有幾種廣泛接受的控制方法用于實現 PFC，但對于 25W < POUT < 200 W 范圍內的功率調節(jié)，邊界導通模式 (BCM) PFC 是滿足 EN61000-3-2 并保持高效率的最佳考慮因素。BCM PFC 受益于使用更小、更高效的升壓電感器。它利用零電壓開關 (ZVS) 和零電流開關 (ZCS) 來保持高效率。從功率調節(jié)的角度來看，LED 照明中使用的 PFC 電路的目標與大多數其他 AC-DC 電源應用（例如計算）沒有什么不同。　　　

   LED驅動器由DC-DC轉換器組成；負載控制；LED 特定功能，例如調光；以及任何必要的保護功能。DC-DC 轉換器提供與交流電源的安全隔離，同時將高壓 PFC 輸出轉換為適合 LED 負載要求的直流電流。當高功率 LED 燈具中使用多個串并聯 LED 燈串時，LED 負載控制對于均流是必要的。

　　在某些情況下，可以將 DC-DC 和負載控制塊（如圖 1 所示）組合起來，其中負載控制向 DC-DC 轉換器提供 CC-CV 反饋信息。正常工作時，LED 驅動器應工作在 CC 調節(jié)模式下。然而，有時駕駛員可能應該在 CV 模式下運行。
　　例如，如果 LED 燈串電壓超過某個最大額定值，驅動器需要快速響應，從 CC 模式切換到 CV 模式，以保護 DC-DC 轉換器功率級組件。當驅動器工作在 CV 模式時，應限制或折返 LED 電流，為 LED 負載提供過流保護。除了功率轉換和負載控制之外，驅動器的第二個功能是實現調光功能。
　　有許多不同的配置可用于操作可調光 LED 燈具。工業(yè) LED 照明系統(tǒng)通常使用模擬或 PWM 調光接口，與占用傳感器、日光傳感器和其他控制裝置結合使用，以優(yōu)化最有效的光利用。模擬調光采用1V-10V（或0V-10V）直流控制電壓，通過控制LED直流電流來線性調節(jié)LED亮度。1V-10V 控制電壓可將 LED 調光范圍從 100% (10V) 調整到 10% (1V)。由于光輸出只能調暗至 10%，因此需要單獨的開關來進行開/關控制。
　　高功率因數、安全隔離、調光兼容性、恒流精度和 LED 負載控制是當今電力電子設計工程師面臨的一些挑戰(zhàn)。您如何開始在滿足這些要求的同時保持高效率之間進行權衡？在此功率范圍內適合 LED 驅動器的不同電源拓撲之間有哪些考慮因素？業(yè)界還使用哪些其他 CC-CV LED 均流方法？ Fairchild 正在采取哪些措施來滿足這些需求？
　　如需答案，請務必不要錯過 2014 Fairchild 電源研討會系列，我們將深入研究細節(jié)，揭曉適用于高功率工業(yè)照明的可擴展 100W LED 驅動器的分步設計方法固定裝置。磁性元件設計、柵極驅動、PFC 和模擬電路設計也將以一種有望與電力電子工程師相關的方式呈現，這些工程師的興趣可能不是專門針對 LED 驅動器應用。