動制作原理及其應(yīng)用標準 一、 動器通用要求 驅(qū)動 臨著不少挑戰(zhàn)，如正向電壓會隨著溫度、電流的變化而變化，而不同個體、不同批次、不同供應(yīng)商的 向電壓也會有差異；另外， “色點 ”也會隨著電流及溫度的變化而漂移。 另外，應(yīng)用中通常會使用多顆 就涉及到多顆 排列方式問題。各種排列方式中，首選驅(qū)動串聯(lián)的單串 為這種方式不論正向電壓如何變化、輸出電壓 (何 “漂移 ”，均提供極佳的電流匹配性能。當然，用戶也可以采用并聯(lián)、串聯(lián) 于需要 “相互匹配的 ”獲得其它優(yōu)勢。如在交叉連接中，如果其中某個 故障開路，電路中僅有 1 個 驅(qū)動電流會加倍，從而盡量減少對整個電路的影響。 圖 1：常見的 合方式 無論輸入及輸出電壓如何變化。 動器基本的工作電路示意圖如圖 2 所示，其中所謂的 “隔離 ”表示交流線路電壓與 輸入與輸出 )之 間沒有物理上的電氣連接，最常用的是采用變壓器來電氣隔離，而 “非隔離 ”則沒有采用高頻變壓器來電氣隔離。 值得一提的是，在 明設(shè)計中， 源轉(zhuǎn)換與恒流驅(qū)動這兩部分電路可以采用不同配置： 1)整體式 (置，即兩者融合在一起，均位于照明燈具內(nèi)，這種配置的優(yōu)勢包括優(yōu)化能效及簡化安裝等； 2)分布式 (置，即兩者單獨存在，這種配置簡化安全考慮，并增加靈活性。 動器根據(jù)不同的應(yīng)用要求，可以采用恒定電壓 (出工作，即輸出為一定電流范圍下鉗位的電壓 ；也可以采用恒定電流 (出工作，輸出的設(shè)計能嚴格限定電流；也可能會采用恒流恒壓 (出工作，即提供恒定輸出功率，故作為負載的 正向電壓確定其電流。 總的來看， 明設(shè)計需要考慮以下幾方面的因素： 輸出功率：涉及 向電壓范圍、電流及 列方式等； 電源： 源、 源、直接采用 源驅(qū)動； 功能要求：調(diào)光要求、調(diào)光方式 (模擬、數(shù)字或多級 )、照明控制； 其他要求：能效、功率因數(shù)、尺寸、成本、故障處理 (保護特性 )、要遵從的標準及可靠性等； 更多考慮因素：機械連接、安裝、維修 /替換、壽命周期、物流等。 二、 動電源的拓撲結(jié)構(gòu) 采用 源的 明應(yīng)用中，電源轉(zhuǎn)換的構(gòu)建模塊包括二極管、開關(guān) (電感及電容及電阻等分立元件用于執(zhí)行各自功能，而脈寬調(diào)制 (壓器用于控制電源轉(zhuǎn)換。電路中通常加入了變壓器的隔離型 源轉(zhuǎn)換包含反激、正激及半橋等拓撲結(jié)構(gòu)，參見圖3，其中反激拓撲結(jié)構(gòu)是功率小于 30 W 的中低功率應(yīng)用的標準選擇，而半橋結(jié)構(gòu)則最適合于提供更高能效 /功率密度。就隔離結(jié)構(gòu)中的變壓器而言，其尺寸的大小與開關(guān)頻率有關(guān)，且多數(shù)隔離型 動器基本上采用 “電子 ”變壓器。 圖 3 常見的隔離型拓撲結(jié)構(gòu) 采用 源的 明應(yīng)用中，可以采用的 動方式有電阻型、線性穩(wěn)壓器及開關(guān)穩(wěn)壓器等，基本的應(yīng)用示意圖參見圖 4。電阻型驅(qū)動方式中，調(diào)整與 聯(lián)的電流檢測電阻即可控制 正向電流，這種驅(qū)動方式易于設(shè)計、成本低，且沒有電磁兼容 (題，劣勢是依賴于電壓、需要篩選 (能效較低。線性穩(wěn)壓器同樣易于設(shè)計且沒有 題，還支持電流穩(wěn)流及過流保護 (且提供外部電流設(shè)定點，不足在于功率耗散問題，及輸入電壓要始終高于正向電壓，且能效不高。開關(guān)穩(wěn)壓器通過 制模塊不斷控制開關(guān) (開和關(guān)，進而控制電流的流動。 圖 4 常見的 動方式 開關(guān)穩(wěn)壓器具有更高的能效，與電壓無關(guān)，且能控制亮度，不足則是成本相對較高，復雜度也更高，且存在電磁干擾 (題。 關(guān)穩(wěn)壓器常見的拓撲結(jié)構(gòu)包括降壓 (升壓 (降壓單端初級電感轉(zhuǎn)換器 (不同類型。其中，所有工作條件下最低輸入電壓都大于 最大電壓時采用降壓結(jié)構(gòu)，如采用 24 動 6 顆串聯(lián)的 之相反，所有工作條件下最大輸入電壓都小于最低輸出電壓時采用升壓結(jié)構(gòu)，如采用 12 動 6顆串聯(lián)的 輸入電壓與輸出電壓范圍有交迭時可以采用降壓 構(gòu)，如采用 12 12 動 4 顆串聯(lián)的 這種結(jié)構(gòu)的成本及能效最不理想。 采用交流電源直接驅(qū)動 方式近年來也獲得了一定的發(fā)展。這種結(jié)構(gòu)中， 以相反方 向排列，工作在半周期，且 線路電壓大于正向電壓時才導通。這種結(jié)構(gòu)具有其優(yōu)勢，如避免 換所帶來的功率損耗等。但是，這種結(jié)構(gòu)中 低頻開關(guān)，故人眼可能會察覺到閃爍現(xiàn)象。此外，在這種設(shè)計中還需要加入 護措施，使其免受線路浪涌或瞬態(tài)的影響。 圖 5 直接采用交流驅(qū)動 示意圖 三、功率因數(shù)校正 美國能源部 (能源之星 ”()固態(tài)照明 (范中規(guī)定任何功率等級皆須強制提供功率因數(shù)校正 (這標準適用于一系列特定產(chǎn)品，如嵌燈、櫥柜燈及臺燈，其中，住宅應(yīng)用的 商業(yè)應(yīng)用中則須大于 是，這標準屬于自愿性標準。歐盟的 波含量標準中則規(guī)定了功率大于 25 W 的照明應(yīng)用的總諧波失真性能，其最大限制相當于總諧波失真 (然不是所有國家都絕對強制要求照明應(yīng)用中改善功率因數(shù)，但某些應(yīng)用可能有這方面的要求，如公用事業(yè)機構(gòu)大力推動擁有高功率因數(shù)的產(chǎn)品在公用設(shè)施中的商業(yè)應(yīng)用，此外，公用事業(yè)機構(gòu)購入 /維護街 燈時，也可以根據(jù)他們的意愿來決定是否要求擁有高功率因數(shù) (通常 。 圖 6 有源 應(yīng)用電路示意圖 術(shù)包括無源 有源 種。無源 案的體積較大，需要增加額外的元件來更好地改變電流波形，能夠達到約 更高的功率因數(shù)。其中，在小于 5 W 至 40 W 的較低功率應(yīng)用中，幾乎是標準選擇的反激式拓撲結(jié)構(gòu)只需要采用無源元件及稍作電路改動，即可實現(xiàn)高于 功率因數(shù)。有源 圖 6)通常是作為一個專門的電源轉(zhuǎn)換段增加到電路中來改變輸入電流波形。有源 常提供升壓，交流 100 至 277 寬輸入范圍下， 出電壓范圍達直流 450 至480 果恰當?shù)卦O(shè)計 ，可以提供 91%到 95%的高能效。但增加了有源 然需要專門的 換來提供電流穩(wěn)流。 四、能效問題 明應(yīng)用的能效需要結(jié)合功率輸出來考慮。美國 “能源之星 ”固態(tài)照明規(guī)范規(guī)定了照明器具級的能效，但并不涉及單獨 動器的能效要求。如前所述，采用 源的 用可以采用兩段式分布拓撲結(jié)構(gòu)，故可能采用外部 配器供電。而 “能源之星 ”的確包含有關(guān)單輸出外部電源 的規(guī)范，其 外部電源規(guī)范于 2008 年11 月開始生效，要求標準工作模式下最低能效達 87%，而低壓工作模式下最低能效達 86%；在此規(guī)范中，功率大于 100 W 時才要求 圖 7 美國能源部 2008 年秋季提出的 明燈具能效研發(fā)目標 而在采用 源的 用中，要提供更高的 換能效，就涉及到成本、尺寸、性能規(guī)范及能效等因素之間的折衷問題。例如，若使用更高質(zhì)量的元件、更低導通阻抗 (就可降低損耗及改善能效；降低開關(guān)頻率一般會改善能效，但卻會增加系統(tǒng)尺寸。諸如諧 振這樣新的拓撲結(jié)構(gòu)提供更高能效，卻也增加設(shè)計及元件的復雜度。如果我們將設(shè)計限定在較窄的功率及電壓范圍，則可以幫助優(yōu)化能效。 五、驅(qū)動器標準 動器本身也在不斷演進，著重于進一步提高能效、增加功能及功率密度。美國 “能源之星 ”的固態(tài)照明規(guī)范提出的是照明器具級的能效限制，