LED照明之电源解决方案

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LED照明之电源解决方案

随着时代的进步与生活机能的提升，现代社会对照明的要求已不再只是追求光亮，新世代照明观念已进入节能(Energy Saving)、环保(Environment)、人因(Ergonomics)与计算机化(Computerization)、与精致化(Compactness)的阶段。新世代照明的产品最受注意者为发光二极管（Light Emitting Diode, LED）半导体照明，便是符合上述的要求。

LED具有低耗能、高寿命之优点，因此许多特殊应用均会采用LED当作其发光源；然而因为LED所须之电源为直流、低电压，故传统上用以推动钨丝灯泡或日光灯之电源并不适合直接推动LED灯具。

而传统的定电压转换器必须经过修改后，才能适用于推动LED灯具；电路修改需考量定电流输出、能源转换效率、功率因素(power factor)等，均将考验电子电路的设计技术。本文将介绍目前市面上最常见之两种解决方案，以及一最新发展出的解决方案。

常见的两种解决方案

一、低频变压器及半波或全波整流电路(图一)

优点：电路简单、成本低

缺点：体积大、电压模式，LED亮度会随着供应电压之变化而有所改变；无法提供定电流输出；突波电流较大。

这种提供LED电源的方式非常简单只需一个低频变压器，整流器，滤波电容还有一个用来调整亮度的可变电阻。串联LED的数目主要由变压器的圈数比所决定。一旦选用圈数比固定之后若要得到一样的亮度，就很不容易改变LED的数目。只能够藉由并联的方法增加LED的数目，但这种电源架构很不容易做到并联的LED有相同的亮度。

二、切换式电源供应器- 提供固定电压(图二)

优点：技术很成熟，易取得；目前大部份LED照明的电源方式，电压负载，变化稳定性佳。

缺点：切换式电源供应器对于LED之串联或并联，不容易提供固定电源，电流负载 (current load ) 变化大；所以无论是LED之串联或并联应用，流经每一LED之电流不相同，反应到实际应用品上，即LED亮度亦不易控制，因此解决方案较不利于LED照明电源。

另外这种电源采用切换式技术所以体积远比前一种方案小很多。其中的VR是可变电阻用来调整LED亮度。若采用输出电压可调变的电源供应器，对于LED的串并联应用会方便很多，目前可调输出电压的电源价格偏高或是体积会比固定电压模式的大些。

最新技术

三、切换式定电流供应器(图三)

从过去使用上之不方便，发展出定电流模式之电源，当作LED照明之电源。可允许LED串、并联之应用，较易控制流经LED之电流、也就是较易控制LED亮度。 

如图三所示，属于定电流的电源供应器，输出电流可调整非常适合LED照明的应用。因为没有额外的可变电阻VR，所以电源使用率比前两种方案高些。在LED的串联使用上非常方便，因为流经LED的电流固定不受LED数目的影响。对于LED的并联使用仍无法保证并联路径LED的均流效果。

目前大电流的LED照明电源大都采用前两种解决方案，但相较之下，切换式定电流供应器的定电流输出模式更为适合，因为无论是在串联或并联应用上，均可轻易控制每路LED电流，进而达到亮度一致；另外关于输入电流的谐波失真尽可能低，对于总电流谐波失真(THD)大小及功率因子值会因采用不同国家标准而有所不同，商品化的产品只要在设计上符合该申请国家的标准既可，无须做到功率因子近似1，或THD小于10%，否则在成本上将会提高很多而失去产品竞争力，至于THD规范可参考IEC1000-3-2 class D，在设计时也要特别注意LED的开路与短路保护。

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