LED照明的设计趋势和驱动器架构
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LED灯泡的价格正在下降，LED灯泡设计究竟有哪些变化推动了价格的下降?拆解让我们能够一窥LED照明的设计趋势，例如LED在灯泡内如何放置的，以及采用了什么驱动器架构。 LED灯泡的价格正在下降。一年前，你可能要花50美元购买相当于60W的飞利浦可调光式LED灯，而现在去百思买购买一个8W、800流明，相当于60W的自有品牌Insignia灯，只要17美元。LED灯泡设计究竟有哪些变化推动了价格的下降?拆解让我们能够一窥LED照明的设计趋势，例如LED在灯泡内如何放置的，以及采用了什么驱动器架构。 Insignia球形灯的外观和节能灯类似，增加了三个金属散热片，并且用塑料灯球替代了玻璃灯球(图1) 灯泡的调光功能对美国市场来说是个相当重要的功能。我用过LutronMaestro调光开关，配备了可编程的调光控制，并且和节能灯做了逐项的对比。Insignia调光一致且平滑，调光也类似于节能灯。 下一步就是观察灯球内部结构，看看LED是如何安装在里面的。图2中，塑料灯球罩已经用Dremmel工具拆下，可以看到里面6颗Cree的白色LED，照亮灯泡的光混合腔，确保照明的均匀度，防止光像素化。LED安装在金属片上，金属片一面支撑了LED，一面支撑着散热片。 光混合腔的底部是纸片般薄的铝反光片，能够将光向上并向灯泡外反射。 这款灯泡的所有电子部件都在灯底座的镜面下，是独立且包裹着的部件。 去掉封胶，就能看到电子部件安装在两个独立的pc板上，紧贴彼此。图3是两款独立的pc板，挨着灯泡及底座。 为方便对比，图4所示是一年前拆解的LED灯的驱动电路。不仅包装与现在的不同，可以看到其电子部件也更多。例如旧的设计使用了3个电解电容和一个很大的变压器。 图5所示，2个不同代的驱动器并列摆放：Insignia的驱动器是2个相对较小的板子。这引出了一个问题：灯泡用了什么样的LED驱动IC?为什么能采用这么小的驱动器? 图6则回答了这个问题：极小的IC上的“SULB”说明这款产品是德州仪器的LM3445.没有变压器，说明LED驱动器设计是非隔离式的。 非隔离灯泡已有先例：白炽灯泡的设计本身就是非隔离。如果你打破了插在底座上的白炽灯泡玻璃，就能直接接触交流电线路。显然，非隔离设计能够完全兼容UL规格。(虽然非隔离AC-DCLED驱动器的设计可以既安全又符合UL规格，但请记住，在实验室开发和测试一个非隔离的离线LED驱动器需要注意安全程序。) 要想弄清楚LED驱动电路设计的具体情况，我们可以查看德州仪器的应用笔记AN2061 LM3445A19 Edison Retrofit evaluation Board( PEF)里的降压直流转换器。 为了将所有LED驱动电路塞进底座，Insignia的设计师放弃单片矩形板，将其分厂两片圆形的PC板(见图3)以适应灯泡底部空间，并且与LED物理分离。唯一深入灯泡的线缆是低功耗直流线缆，电压在8–9V左右。更多关于调光控制性能的细节和照片可以在这里看到。 【总结】 将CreeLED放在三片灯泡表面的散热片上。这样就能快速散去热量，保证热量不会影响电源电子器件。 强制LED灯泡兼容与白炽灯相同的外壳，便能迫使电源控制电子器件不超出小巧的底座。 采用非隔离式降压型拓扑结构降低部件数量。更少的部件意味着更低成本、更小尺寸以及更高的可靠性。 Insignia是目前市面上性价比最好的LED灯泡之一。
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