作者 : LED 固态照明驱动IC产品经理 苏玮城
前言
发光二极管(LED)在固态照明(Solid-state lighting，缩写：SSL)灯具的应用越来越广泛，加上优于传统照明方式的独特性，除了提高生活质量、改善光源效能和延长灯具寿命外，利用其独有的可调光功能进行灯光色温与亮度的变化，并充分达到节能应用为其最大优点。鉴于固态照明(Solid-state lighting，缩写：SSL)的低能耗凭证，系统高能效运作是应对能源价格上涨与环保考虑提高的管理成本关键。新解决方案不仅须提供领先市场的高能效满足并超越现行能效标准要求，还需为灯具设计者甚至使用者提供高度的灵活性应用场合，如: 输入宽范围电压操作(85Vac~277Vac)、低待机能耗( <0.5W)与快速启动(<0.5Sec)，简化设计人员选用或设计时程。
FIG 1. LED调光型电源系统基本概念图
近年来对于智能灯具之发展，调光型电源将是未来的运用技术趋势，其调光基本方式如下:
Table 1. 调光系统之概念比较
现今标准规范并没有针对固态照明(Solid-state lighting，缩写：SSL)灯具于调光下的谐波电流条件限制，但依市场智能产品分析比较固态照明(Solid-state lighting，缩写：SSL)驱动于满载跟轻载（调光）下因谐波产生的电力系统损失来计算，发现调光下的电力损失还是会低于规范中满载的电力损失，依据重载之各谐波电流峰值为上限值做为判断基础下将应可符合谐波电流(Harmonic Current )条件，故分析固态照明(Solid-state lighting，缩写：SSL)驱动电源于轻载条件下并不必定要符合谐波电流(Harmonic Current )Table 1要求。 但未来智能照明时代的技术发展期望满足IEC-61000-3-2（2014）Table 1的要求。
FIG 2. LD7839搭配三合一调光LD8116与去频闪LD6802/J之系统基本架构图标
高功因(Power Factor; PF)及低总谐波失真(Total Harmonic Distortion; THD )
目前世界主要国家和相关机构都对固态照明(Solid-state lighting，缩写：SSL)驱动器在功率因子或总谐波失真上提出了相应的规范，比如国际电工委员会提出的IEC 61000-3-2、欧盟的EN61000-3-2、日本的JIC-C-61000-3-2、中国的GB 17625.1等标准。美国“能源之星”对功率大于5 W等级的固态照明灯具都有功率因子（Power factor; PF）的要求，家用产品功率因子需大于0.7，商用产品功率因子需大于0.9，而在户外/ 工业应用中，对功率因子更是要求大于0.92。为了满足高功率大于25W LED电源设计在功率因子以及谐波含量限制方面的要求，LD7839选用高效率之临界导通模式（CrCM）且加入变动导通时间及限制操作频率达到不连续模式（DCM）技术，使其系统操作符合范畴。
FIG 3. LD7839’s EVM board 典型量测功率因子(PF)及总谐波因子(THDi)数据
高精度电流误差
电流精度会决定于固态照明(Solid-state lighting，缩写：SSL)之流明差异，因此，LD7839采取模拟积分线路以满足于高功因运作下定电流输出要求且具有对于负载电压变动或输入电压操作范围之补偿机制优势达成+/-5% 内的变动率。
FIG 4. LD7839’s EVM board 典型量测输出电流数据
快速器启动及低待机耗损
调光型电源设计未来期望调光关闭(Dimming to Off) 功能下为了使得关闭状态下能有较低的损耗，虽然让系统停止操作但LD7839’s 可持续由快速启动线路供应IC基础电源。
FIG 5. LD7839’s EVM board 典型量测待机时( Dimming to off ) 输入功率数据
完整性保护功能
LD7839 芯片操作电压9.5 - 27 VDC的宽电压（VCC）范围运作，具有谷底锁定（valley lock-out）和频率折迭（foldback）功能，确保整个电压范围内的高能效。透过包含输入欠压（brown-out）和输入过压（AC_OVP）保护等操作安全功能，以及检测输出开路及短路、供电绕组（winding）电压异常和二次侧整流二极管短路、一次侧检测电阻短路和芯片过电压保护等功能，进一步简化发光二极管(LED)照明应用的安全性设计。
线性温度折返及过温保护功能
固态照明(Solid-state lighting，缩写：SSL)受不同的应用组合及不同的工作环境影响，LED内部温度可能会飙升，而热折返功能(Thermal Foldback)能够在过温时通过自动降低电流来防止过热以增加产品寿命。
FIG 6. LD7839’s 温度折返及过温保护功能曲线
结论
鉴于固态照明(Solid-state lighting，缩写：SSL)的高能效运作是应对能源价格上涨与环保考虑提高的管理成本关键。通嘉科技所推出的新解决方案不仅提供领先市场的高能效，还为设计人员提供高度的灵活性，并且能满足并超越现行的能效标准要求。而针对控制接口单元也提供三合一调光处理器(LD8116 系列产品)作为搭配，并因应全球照明光学研究相关文献提出低频闪要求，也同时可搭配LD6802J系列产品做为理想解决整套方案。