LED 照明計算

　　LED 照明市場迅速增長背后的主要驅(qū)動力之一是，與白熾燈甚至 CFL 照明相比，LED 燈能極大地節(jié)省功率。因此，研究一下用現(xiàn)有 LED 能節(jié)省的功率以及未來幾年內(nèi)功率將怎樣進一步節(jié)省是有意義的。

　　60W 白熾燈：

　　提供約 800 lms (流明)，可轉(zhuǎn)換為 13.3 lms/W (流明/瓦)。

　　現(xiàn)有 LED：

　　就商用產(chǎn)品而言，目前的效率在 50 lms/W ～ 170 lms/W 之間。

　　未來的 LED：

　　將提供范圍為 200 lms/W ～ 230 lms/W 的效率。然而，最大的理論效率約為 250 lms/W。

　　就照明用途而言，我們來考慮一下 100 lms/W 的 LED。LED 本身所需要的電功率為 800 lms /100 lms/W = 8W。不過，AC/DC LED 驅(qū)動電子線路的效率也必須考慮在內(nèi)，就高性能 LED 驅(qū)動器而言，這個效率為 85%。因此，離線式電源所需的總功率為 8W/0.85 = 9.4W，從而與白熾燈相比，功率節(jié)省了 84%。如果用 65 lms/W 這個更加保守的數(shù)字，那么相對于白熾燈耗用的功率而言，LED 功率可降低 75%。展望未來，當提供 200 lms/W 的 LED 可用時，功率將節(jié)省多達 92%。為了滿足目前能源之星的要求，相對于標準白熾燈，LED 燈的功率必須降低至少 75%，才能取代白熾燈。

　　用離線式電源為 LED 供電

　　能用離線式電源驅(qū)動 LED 就可使應(yīng)用越來越快地增加，因為在商用建筑和住宅中，可非常便利地得到這種形式的電源。盡管 LED 燈的附屬裝置相對簡單，最終用戶非常容易安裝，但是對 LED 驅(qū)動器 IC 的要求卻極大地提高了。因為 LED 需要一個良好調(diào)節(jié)的恒定電流源，以提供恒定的光輸出，所以用 AC 輸入源給 LED 供電需要一些特殊的設(shè)計方法，要滿足一些非常特別的設(shè)計需求。

　　在世界上不同地區(qū)，離線式電源參數(shù)可能不同，一般在 90VAC～265VAC之間，頻率則為 50Hz～65Hz。因此要制造面向全球市場的 LED 附屬裝置，最好擁有這樣一個電路設(shè)計：無需修改就能使 LED 用在全球任何地方。這就需要單一 LED 驅(qū)動器 IC 能處理多種輸入電壓和頻率。

　　此外，很多離線式 LED 應(yīng)用需要 LED與驅(qū)動電路之間實現(xiàn)電氣隔離。這主要出于安全考慮，是幾家監(jiān)管機構(gòu)要求的。電氣隔離一般由隔離型反激式 LED 驅(qū)動器拓撲提供，該拓撲運用變壓器隔離驅(qū)動電路的主端和副端。

　　由于采用 LED 照明的驅(qū)動力是，提供特定光輸出量所需的功率可極大地降低，因此當務(wù)之急是，LED 驅(qū)動器 IC 要提供最高效率。因為 LED 驅(qū)動器電路必須將高壓 AC 電源轉(zhuǎn)換為更低的電壓和良好調(diào)節(jié)的 LED 電流，所以 LED 驅(qū)動器 IC 必須設(shè)計為，提供高于 80% 的效率，以不浪費功率。

　　而且，為了在住宅應(yīng)用中常見的 TRIAC 調(diào)光器已經(jīng)大量安裝到位的情況下使 LED 花樣翻新燈成為可能，LED 驅(qū)動器 IC 必須與這些調(diào)光器一起高效運作。TRIAC 調(diào)光器專為與白熾燈和鹵素?zé)艉芎玫嘏浜瞎ぷ鞫O(shè)計，這兩種燈是理想的阻性負載。然而，LED 驅(qū)動器電路一般是非線性的，而且不是純阻性負載。其輸入橋式整流器在 AC 輸入電壓處于其正峰值和負峰值時通常吸收高強度的峰值電流。因此，LED 驅(qū)動器 IC 必須通過設(shè)計來“模仿”一個純阻性負載，以確保 LED 在不產(chǎn)生任何明顯閃爍的情況下正確起動，并利用一個 TRIAC 進行適當?shù)恼{(diào)光。

　　就 LED 照明而言，PFC 是一個重要的性能規(guī)格。簡言之，如果所吸取的電流與輸入電壓成正比且同相，那么功率校正因數(shù)為 1。因為白熾燈是一種理想的電阻性負載，所以輸入電流和電壓同相，且 PFC 為 1。PFC 特別重要，因為它與本地電力供應(yīng)商所需提供的電功率有關(guān)。也就是說，在一個電力系統(tǒng)中，與一個具有高功率因數(shù)的負載相比，在所傳輸?shù)挠杏霉β氏嗤那闆r下，一個具有低功率因數(shù)的負載吸取更大的電流。因為所需電流較高，所以在配電系統(tǒng)中損失的能量也提高了，這反過來又需要更粗的導(dǎo)線和其他傳輸設(shè)備。較大的設(shè)備和能源浪費增加了成本，所以電力公司通常對功率因數(shù)較低的工業(yè)或商用客戶收取較高的費用。LED 應(yīng)用的國際標準仍然處于開發(fā)之中，不過大多數(shù)人相信，就 LED 照明應(yīng)用而言，將要求 PFC > 0.90。