恒压/恒流的判定

开发者面对的第一个问题几乎总是对恒流或恒压供电方式的选择。有两种基本的LED阵列型式一一工作于恒定电压环境的阵列和工作于恒定电流环境的阵列——它们的内部构造有着很大的不同。恒压阵列包含有当LED发烫时限制电流上升太高的器件，例如电阻或恒流电阻(CCR)，甚或是某种类型的开关式DC - DC整流器。与此相反，恒流LED阵列将包含串行连接的LED，并可能有多个并联在一起的这种LED串。

在两种情况下你将会选择恒压阵列：

1.你尚未决定你的LED阵列，并且你不能确切知道多少LED会被串联在一起供电，或者不知道其所需的电流将会是多少(比如，凹槽灯)

2.LED阵列为恒压类型，故而具有相应于该固定输出电压的某一固定范围的电流。在这种情况下，你必须确保你所选择的驱动器具有正确的电压，且其所允许输出的电流范围大于的你的LED负载的大致电流范围。

如果清楚与照明应用的光照要求相匹配的驱动电流，你可能就会选择恒流阵列，因为那通常是最有效率的组合。如果你的LED阵列需要恒定电流，那么你就需要一只恒流LED驱动器。这种类型的驱动器将仅在一个特定的电压范围内正常工作，具有允许的最小电压和最大电压值。你必须确认你的LED阵列的所需电压在这个许可的范围之内。

下面的表格讨论了各种AC-DC驱动器的拓扑结构及其优缺点和应用。驱动器的选择没有对与错之分。实际上，你需要做的，就是将应用的需求与驱动电路的拓扑结构进行匹配。下面让我们来探讨一些专门的问题。

调光的重要性

另一个影响早期决策的因素是调光的重要性，后者可能涉及人的视觉感知及(或)能量守恒方面的问题。了解人的视觉特性将有助于我们选择正确的灯具特征。人眼对光线变化的感知与它所看到的光照亮度成比例，而LED灯的光照输出也大体上正比于流经它的电流。这样造成的结果就是，将灯光调低到50%的时候，对大多数人来说，将很难注意到这种变化，而即便调低到10%，也仅仅是让人感觉稍微暗了一些。因此，要得到可觉察的视觉调光效果，你就得能够将光照强度调低到l%。作为比较，电影院要求的调光范围是0. 1%。


这种敏感性的缺失.倒并不意味着调光范围高于1%的时候就没有意义了。实际上，情况恰恰与此相反。如果把LED的灯光调低到10%，你就获得了90%的能耗节约，这一点是非常重要的。从节能的角度来看，任何范围的调光都是值得的;但是，如果想要得到弱光照明的房间或影剧院，就得使用调光范围低至1%、甚至是达到0.1%的全范围调光效果的调光器。再怎么说，虽然1%以上范围的调光，对人眼的感知来说没有太大的益处，但即便是较小范围的调光效果，也会带来巨大的节能效益。

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闪烁问题的讨论

调光带来了闪烁，以及“多大的闪烁是不能接受的”这个问题。在照明业界，对闪烁定义是光照(或LED电流)以两倍工频频率波动所占的百分比，它用LED的稳定光照(或直流电流)的分数来表示。

二十年前，磁性镇流器推动了荧光灯管的发展，后者在交流供电电压周期的峰值附近产生强烈的闪烁，使得灯管的总光照输出中包含有闪烁频率为工频频率的两倍的连续闪光。已经发现，虽然大多数人不能感觉到这种闪烁，但它确实给一些人造成了头痛和其他紧张症状。针对磁性镇流器带来的闪烁所引起的这种不适，人们开发了电子镇流器，将闪烁降低到了2%以下，后者经证实确有其效，并迅速成为好的灯光质量的工业标准。

之所以还在讨论这个问题，是因为闪烁的解决并不简单。现代LED灯具的闪烁，其灯光波动通常具有平滑的交变特性，频率为两倍倍工频频率，如120赫兹。即便这种闪烁的幅度达到了100%，也远远不如磁性镇流器导致的闪烁那么容易被觉察。我们建议，对工作和办公室照明来说，LED驱动器的纹波输出要低于10%，而对装饰用LED照明(如槽灯、壁灯、户外照明，等等)来说，即便l00%的闪烁也可能是可接受的。

调光方法及闪烁问题

不幸的是，调光方法可能会导致闪烁。LED驱动电路的输出构成中，频率为两倍工频频率的纹波所占的百分比，是影响光照输出的闪烁成分的参数。许多LED驱动器通过快速切换LED发光的通断来实现调光，这个过程叫做脉冲宽度调制(PWM)调光或数字调光。人眼完全不能感知这些高频率闪烁，只是觉察到的光照略有减少。

然而，存在着这样一类简单的LED可调光驱动器，它们只是简单地以两倍工频的频率对LED发光进行通断切换;在弱照度情况下，其结果就与老式磁性镇流器的光输出十分相似闪烁很容易被察觉。此外，如果同可控硅调光器一起使用，由于后者不能在正负半周实现相同的调光，就会导致一个工频成分出现在PWM之中，产生出任何人都可以觉察的闪烁。
其他LED驱动器产生一个恒定的直流电流，调光器通过调低该直流电流来实现调光的功能。这种调光方法有时被称作模拟调光。对工作及办公室照明来说，这是最稳妥的调光方法，虽然它很可能会比数字调光方法更加昂贵。

还有一个问题是如何把调节信息传递给驱动器。很多情况下，驱动器必须与传统的壁式调光器协同工作。

图1和图2所示为两种相反的传统调光方法，它们为当前的LED应用所采用，通过控制交流电力波形来实现调光。正相调光方法通常工作于双线供电的情况，无需额外的人力来铺设第三根电线;它通常用于教堂、大礼堂、及学校等场合。反相调光方法昂贵得多，但它最大限度地降低了电磁干扰(EMI)问题。不管采用什么调光方法，驱动器的选择必须能够与该应用中所使用的调光器相配合使用，对改造项目来说尤其如此。

LED驱动器的寿命

驱动器寿命也应该是一个主要的考量对象。如果LED阵列的温度得到了恰当的控制，那么，在工作了5万小时之后，其发光亮度应该能够达到初始发光亮度的70%以上。显然.我们也会希望LED驱动器能够持续同样长久的寿命。

LED驱动器的寿命由其内部各种分立电子元器件的寿命所决定，特别是其中的薄弱环节，即电解电容器，它们就像小型的电池。其中的电解液通常是一种胶状物，它会在器件的生存期间逐渐挥发。挥发速率取决于驱动器的内部温度，而后者与作用于驱动器外壳之上的外部温度关系密切。温度的升高会加速电解液的挥发，并因此而缩短电容器的工作寿命。

大多数LED驱动器的标签上都有一个小圆圈，叫做“热点”(hotspot)或“Tc点”。这里通常是驱动器外壳上最热的地方，被用来确定外壳的温度。厂商会提供一个温度值，根据UL认证要求，此温度值决不能被超越，否则产品就会失效。然而，要注意的是，如果让驱动器工作在温度接近于此限制条件的环境，其使用寿命就会比工作于低温环境下时变得短。厂商可以提供驱动器使用寿命与其热点温度之间的关联曲线。图3为一只典型LED驱动器的“寿命/温度”曲线实例。

要确保电解电容器的工作寿命在必要温度条件下超过LED阵列的寿命，我们必须确保制造商使用了长寿电解电容器。

测量电源质量

还有许多我们必须考虑的有关电源质量的问题。LED驱动器的数据手册会引入许多让人迷惑的术语，例如总谐波失真(THD)、功率因数(PF)、及普适输入电压等等。在选择驱动器的时候，要了解这些概念。

总谐波失真。正弦波的失真会导致潜在的危险后果，比如电气设备的过热，甚至造成变压器配电站的火灾。考虑到电气设备中非线性负载的增长，总谐波失真问题正变得越来越重要。今天，小于20%的总谐波失真通常是可以接受的，而小于l0%的总谐波失真就是非常好的了。

功率因数。这是公用事业的一个主要关注点，因为它反应了实际提供给设备的功率和仪表检测到的功率之间的差别，后者将决定该设备的账单。功率因数低意味着设施的使用成本更高。功率因数的传统标准是0.9或更高;更低的功率因数值会带来公共设施估价惩罚，等于是给电费账单施加了一个乘数。如果驱动器说明书没有提及功率因数，那就将其默认值作为正常功率因数，也就意味着它是低于0.9的任意值。一些最便宜照明产品的实际功率因数规格可能会低至0.4。虽然在住宅环境中功率因数通常没有意义，当我们要为工业或商业应用安装大批量的常规功率因数产品的时候，还是要予以十分的小心。

普适输入电压。在美国，大多数商业及工业照明工作于277V电压，而消费及零售照明电压一般是120V。如果一只LED驱动器能够工作于两种电压之下，我们就说它具有普适输入电压工作能力。一般认为，这种适配能力是自动和可逆的。照明分销商喜欢储备具有普适输入电压的产品，这样他们就无需担心电压要求的问题。

对多路输出的歧义

现在让我们专门讨论一下驱动器的输出及多路输出时可能导致的歧义问题。术语“输出”及“通道”经常被混用，但业内人士有必要搞清楚，“多路输出”和“多个独立输出”之间是存在差别的。这种差别对灯具的可靠性有着重要的影响。

实现多路输出的最简单的方法就是从一只单一的驱动器中简单地引出多根导线来提供电流负载。在驱动器内部，这些导线全部被并联在一起，给电流的流通提供多条通道。尽管非常简单，它却带来了一些重大的缺陷。

例如，这种驱动器没有容错能力，且在多路输出之间没有好的电流平衡能力，其结果就是每个通道的亮度会不一样。此外，如果一路LED负载发生短路，就会导致其他通道停止工作;如果一路负载发生断路，则会让其他各路负载来承受其额外电流，很可能导致它们出现过热并因此而过早失效。即便在正常工作情况下，如果没有对LED负载进行严格的匹配，其各个输出通道之间也会存在很严重的电流平衡问题。

相反，具有多个独立输出的驱动器(真正的多路输出驱动器)将单独对每个输出通道进行电流调整，使之与其它各路输出不产生关联。这种电路架构让每个通道都具有属于自己的电流调整或出错保护能力，并帮助回答了“当一路输出(或照明引擎)失效的时候会对其它通道产生什么影响”这个问题。举个例子来说，一个有四路输出的驱动器，不是将其总输出电流调整到1安培，而是将每个通道的理论输出电流调整到250毫安，让每路输出都具有自己的控制电路，确保各LED负载之间亮度差异的最小化。

就拿我们ERG Lighting公司的E54W Archilume驱动器为例子来看看这种驱动器的优势。这是一只更为超前的驱动器，实现了不同的输出组合。其四路输出中每路的电流为35毫安，它们不仅可以独立输出，也可以将两个通道连接起来实现两路700毫安的输出。不仅如此，E54W还支持许多其它输出组合方式。将一路输出空置或不经意地短路，都不会给其它未受影响的通道带来性能的变化。

折衷选择

最后，需要了解驱动器设计中常见的折衷问题，以及它们如何对遴选过程带来影响。成本因素可能要求对特性或性能进行取合。以下是需要考虑的五种潜在的折衷因素。
输出纹波。要制作基本没有电流纹波的LED驱动器，直截了当的方法就是采用两个电源转换级：初级电路产生稳定的电源供应，次级电路则产生所需的输出电流。两级电路设计含有两个控制芯片和两个高频变压器，价格也更贵。只使用一级电源转换电路来实现输入端的功率因数校正(PFC)和输出电流控制，则会显著降低驱动器的成本。现在的折衷方案就是，要么功率因数校正功能不够完善，要么在输出端产生以两倍工频频率呈现的50%幅度的纹波。

启动时间。启动时间也是成本与效益之间折衷处理的一个方面。获得快速启动时间的一种方法就是使用大功率将所有的电容器迅速充满电荷。不过，这个大功率将会持续存在，它会降低照明系统的工作效率。可以加入别的元器件来把大功率电路关闭，但代价是引入了额外的成本。值得考虑的是，快速启动特性究竟是不是应用所要求的?——例如，大多数的HID路灯需要花费1分钟左右的时间来启动，这样，就根本没有必要让LED路灯在一秒中之内开始工作，因为这对用户来说是无关紧要的，并且一天只会启动一次。
调光级别和效率。尽管调光领域也在不断取得进展，但总的来说，要获得更低的调光水平，代价就是更低的效率。

成本与效率。一般来说，使用更大号的开关晶体管和高频变压器会提升LED驱动器的效率，但也会增加成本。
普适输入电压和成本。支持普适输入电压的产品，其元器件和性能使之既适用于在高输入电压下工作，又适合在大输入电流情况下工作。在低压情况下你需要更高的电流。这里的代价就是，你为两者都付出了代价，且购买单电压产品能够获得更佳的性能。然而，灯具代工厂常常不知道产品需要的电压将会是什么，因此为更昂贵的普适输入电压特性埋单通常是值得的。

为你的项目所需的LED驱动器进行评估和遴选，并不一定就是一项令人生畏的任务。恰如前面的讨论中所述及的，正确了解诸如电流与电压、LED电路拓扑结构、调光及闪烁的因素、以及多路和独立输出等等概念，将有助于你向驱动器供应商提出正确的问题，并帮你确认哪些才是最重要的特性，帮助你优化照明系统的性能。

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