1)采用交換離線電源為LED供電
在采用交換離線電源為LED供電的利用中，涉及到眾多不同的利用處合，如電子鎮(zhèn)流器、熒光燈調換、交通信號燈、LED燈泡、街道和停車照明、建筑物照明、障礙燈和標記等。在這些從交換主電源驅動大功率LED的利用中，有兩種常見的電源轉換技巧，即在需要電流隔離(galvanic isolation)時應用反激轉換器，或在不需要隔離時應用較為簡略的降壓拓撲結構。
在反激轉換器方面，根據(jù)輸出功率的不同，可以采用安森美半導體的不同反激轉換器。例如，安森美半導體的NCP1013合適于功率高達5 W(電流為350 mA、700 mA或1 A)的緊湊型設計利用，NCP1014/1028可以供給高達8 W的持續(xù)輸出功率，而NCP1351則合適于大于15 W的較大功率通用利用。
以NCP1014/1028為例，這是安森美半導體推出的離線式PWM開關穩(wěn)壓器，具有集成的700 V高壓MOSFET，均采用350 mA/22 Vdc變壓器設計及700 mA/17 Vdc配置，輸進電壓范疇為90至265 Vac，具有輸出開路電壓鉗位、采用頻率抖動減少電磁干擾(EMI)信號以及內置熱封閉保護等特征，合適于LED鎮(zhèn)流器、建筑物照明、顯示器背光、標記和通道照明及作業(yè)燈等利用。NCP1014/1028的利用設計示意圖如下面的圖1所示。值得一提的是，這設計具有開路輸出保護功效，會在開路時將輸出鉗位至24 V電壓。在這設計中，電流和開路電壓能夠通過簡略地轉變電阻/齊納二極管組合來調劑。值得一提的是，假如針對230 Vac交換線路應用另一種可選變壓器，則NCP1014能夠供給高達19 W的功率，NCP1028能夠供給高達25 W的功率。
圖1：安森美半導體離線式第二代LED驅動器NCP1014/1028的利用示意圖。
在照明利用中，假如輸出功率請求高于25 W，LED驅動器則面臨著功率因數(shù)校訂(PFC)的標題。例如，歐盟的國際電工委員會(IEC)針對照明(功率大于25 W)的請求中具有針對總諧波失真(THD)的規(guī)定。而在美國，能源部“能源之星”項目固態(tài)照明尺度中對PFC帶有強迫性請求(而無論是何種功率等級)，即針對住宅利用部分請求功率因數(shù)高于0.7，而針對貿(mào)易利用部分請求功率因數(shù)高于0.9。這尺度屬于自愿遵照的尺度，并非強迫性請求，但有些利用可能需要良好的功率因數(shù)。例如，公營事業(yè)機構將推動LED的大范圍利用，利用在公用設施級別的LED可看擁有較高功率因數(shù)；而且公營事業(yè)機構擁有或供給LED街燈服務時，LED是否具有較高功率因數(shù)(通常大于0.95)取決于公營事業(yè)機構的意愿，假如他們愿意，則相應的LED驅動解決計劃必需滿足這方面的請求。
圖2：需要PFC的LED驅動利用中不同架構對照。
在這類可能需要采用PFC把持器的利用中，傳統(tǒng)的解決計劃是PFC把持器+PWM把持器的兩段式計劃。這種計劃支撐模塊化，且認證簡略，但在總體能效方面會有調和，如假設交換-直流(AC-DC)段的能效為87％至90％，直流-直流(DC-DC)段能效為85％至90％，則總能效僅為74％至81％。隨著LED技巧的持續(xù)改良，這種架構預計將轉化為更加優(yōu)化、更高能效的計劃。根據(jù)請求的不同，有多種可供選擇的計劃，如：PFC+非隔離降壓、PFC+非隔離反激或半橋LLC、NCP1651/NCP1652單段式PFC計劃。
另一方面，如上所述，在不需要隔離的利用中，可以采用較為簡略的降壓拓撲結構，這種結構所應用的電感比變壓器小得多，而且只需要很少的元件來實現(xiàn)這種解決計劃。這種架構采用的是峰值電流把持(PCC)模式，工作在深度持續(xù)導電模式(CCM)。這種架構具有多種上風，如可以打消應用大電解輸出電容、具有“良好”穩(wěn)流的簡略把持原理，以及能夠充分利用安森美半導體的動態(tài)自供電(DSS)技巧才能來直接從交換線路為驅動器供電。圖3顯示的是安森美半導體NCP1216 PWM電流模式把持器的利用設計示意圖。
圖3：采用峰值電流把持的NCP1216非隔離型離線式LED驅動利用。
它充分利用高壓工藝技巧的上風，從交換主電源直接為把持器供電，進一步簡化了電路。這設計合適120 Vac條件，若要用于230 Vac條件，則需要變更少許元件，如功率FET和電容。由于這是一種非隔離型AC-DC設計，所以存在高壓。而且這是一項浮動設計，IC和LED并非對地參考。在對器件進行供電之前，LED必需連接至電路板。
對于這類降壓把持方法而言，當把持的LED數(shù)目減少時，它的一項局限就會呈現(xiàn)，由于這時占空比會變得極窄。而且開關把持器在電流被感測到之前會有200至400 ns的前沿消隱電路。在這種情況下，必需下降開關頻率來適應正常把持，并通過半波整流輸進電路將電壓保持在最低值。在這種方法中，基礎架構能夠通過元件修正來輕易擴大，從而也能驅動更長的LED串。
2)采用寬輸進范疇的直流-直流(DC-DC)電源為LED供電
有一系列高亮度LED利用工作在8至40 VDC范疇的電源，這些電源包含鉛酸電池、12-36 VDC適配器、太陽能電池以及低壓的12 和24 VAC交換系統(tǒng)。這類的照明利用眾多，如運動式照明、景觀和道路照明、汽車和交通照明、太陽能供電照明，以及擺設柜照明等。
表1：寬輸進范疇的DC-DC LED利用。
即使目標是采用恒定電流驅動LED，首先要懂得的事件就是利用的輸進和輸出電壓變更。LED的正向電壓由材料特征、結溫度范疇、驅動電流和制作容限決定。憑借這些信息，就可以選擇適當?shù)木€性或開關電源拓撲結構，如線性、降壓、升壓或降壓-升壓等。而安森美半導體的NCP3065/3066是一種多模式LED把持器，它集成1.5 A開關，可以設置成降壓、升壓、反轉(降壓-升壓)/單端低級電感轉換器(SEPIC)等多種拓撲結構。NCP3065/3066的輸進電壓范疇為3.0至40 V，具有235 mV的低反饋電壓，工作頻率可調節(jié)，最高250 kHz。其它特征包含：能進行逐周期電流限制、不需要把持環(huán)路補償、可采用所有陶瓷輸出電容工作、具有模仿和數(shù)字PWM調光才能、產(chǎn)生磁滯時內部熱封閉等。
圖4：安森美半導體NCP3065在LED恒流降壓把持利用中的示意圖。
為LED供給保護
如前所述，LED是一種應用壽命極長的光源(可長達5萬小時)。除了需要針對具體的LED利用選擇合適的LED驅動解決計劃，還需要為LED供給適當?shù)谋Ｗo，由于偶然LED也會失效。其原因多種多樣，可能是由于LED早期失效，也可能是由于局部的組裝缺點或是因瞬態(tài)現(xiàn)象導致失效。必需對這些可能的失效供給預防措施，特別是由于某些利用屬于關鍵利用(故障停機本錢高)，或是安全攸關的利用(如頭燈、燈塔、橋梁、飛翔器、飛機跑道等)，或是在地理上難于接近的利用(保護艱苦)等。
在這方面，可以采用安森美半導體的NUD4700 LED分流保護解決計劃。圖5是這種分流保護解決計劃的利用及原理示意圖。
圖5：安森美半導體NUD4700 LED開路分流保護器的利用示意圖。
在LED正常工作時，泄漏電流僅為近100 μA；而在遭遇瞬態(tài)或浪涌條件時，LED就會開路，這時NUD4700分流保護器所在的分流通道激活，所帶來的壓降僅為1.0 V，將帶給電路的影響盡可能地減小。這器件采用節(jié)儉空間的小型封裝，設計用于1 W LED(額定電流為350 mA@ 3 V)，假如散熱處理適當，也支撐大于1 A電流的把持。
總結
相較于白熾燈等傳統(tǒng)光源，LED具有能效高、壽命長、指向性好等眾多上風，越來越受業(yè)界青睞用于通用照明市場。而LED在通用照明市場的利用涉及多方面的請求，需要從系統(tǒng)的角度往考慮，如光源、電源轉換、LED把持和驅動、散熱和光學等。
