【关键词】LED；电源；驱动技术
1 引言
LED光源作为绿色、节能、省电、长寿命的第四代照明灯具而异军突起、广受关注、如火如荼地迅速发展，2012年更是LED大规模进入室内和家庭照明的第一年，也是民用LED开始的第一年。作为民用产品对产品的性能、价格、可靠性提出了更为严格的要求。一方面要求LED的发光效率不断提高、价格逐年不断降低，以10瓦灯具为例，2008年光源价格为60—80元，驱动价格为18元，到2012年光源价格降到10—20元，而驱动电源价格仍大于13元，电源价格已与光源相当，可以肯定，2013年以后，灯具中光源成本将低于驱动价格。另一方面，对于LED的恒流驱动电源也提出了很多要求，在一般人的心目里，LED本身的寿命已经是非常高了，但是实际的寿命却是非常低，往往是由于电源寿命低而引起。而电源的寿命往往取决于电解电容的寿命。
综合以上两方面的分析LED灯具驱动电源的成本和驱动电源的可靠性已经成为制约LED灯具推广普及的最大瓶颈，因此开发低成本、高可靠性、长寿命的新型驱动方法已成为LED灯具发展的重点。
2 未来LED驱动应该具备的特点
根据目前LED灯具发展及推广过程中碰到的问题，总结出未来LED灯具驱动必须具备一下特点：
2.1长寿命，LED光源的寿命公认可达到10万小时，作为跟LED配套使用的驱动电源也应该具有相匹配的寿命，才能保证LED的整灯寿命达到10万小时，因此要求驱动电源必须采用固态半导体器件，不能使用电解电容等寿命短的器件。
2.2 低成本，LED灯具的成本主要由光源和驱动成本决定，LED光源的成本逐年降低，并且以后还有很大的下降空间，但是目前采用传统开关电源方案的LED驱动电源的成本受器件成本的限制，未来已经没有下降的空间，因此必须开发新的驱动技术，降低驱动电源采用的器件数量和整个驱动的成本。
2.3 小体积，在室内照明灯具中，LED球泡灯、射灯、日光灯、筒灯等大多灯具其内部安装驱动的空间体积非常有限，因此要求LED驱动电源体积要非常小。
2.4 耐高温，由于LED光源在发光过程中，能量的70%---80%转换为热能，一般LED灯具的驱动都内置在灯具内部，而灯具的外壳温度大多都为50℃以上，其内部温度大多都超过60℃，因此LED驱动电源长期工作在环境温度为60℃以上的高温环境中，所以LED驱动电源必须具备耐高温的特性。保证LED驱动在高温环境下的可靠性。
2.5 高效率，LED灯具作为节能产品，驱动的效率决定了整个灯具的能量转换效率，因此LED驱动必须具有很高的转换效率保证LED灯具的节能特性。
2.6 高功率因数，随着LED灯具的大量普及，大量功率因数过较低的灯具使用导致电网的无功功率变大，对输电线路的损耗增大，因此未来LED灯具国家标准出台肯定会限制低功率因数的灯具的推广销售，因此未来灯具的驱动电源必须选择功率因数较高的方案。
2.7 生产方便适合自动化生产，光电一体化模组设计使得灯具的安装非常方便，并且也适合大批量自动化生产，因此将LED驱动电路和光源设计成一体化方案将是未来LED发展的一个方向。
3 IC驱动技术的发展现状
根据以上LED驱动必须具备的技术特点，分析几种省掉传统开关电源采用IC直接驱动LED的新技术产品特点；
3.1 韩国汉城半导体公司即今天的首尔半导体早在2005年已发明可以用交流直接驱动使其发光的ACLED驱动技术，它将LED驱动电路做成集成IC，并且跟LED光源设计在一块电路板上，直接接入交流220V就可以正常工作，并且驱动电路和光源采用混合连接方式，可以使得整灯功率因数达到0.95以上，驱动效率为90%，驱动电路只有两个IC，无需外接任何器件，也没有电解电容，大大降低了驱动电路的成本，并且驱动电路和光源都为半导体器件寿命相匹配，可达到10万小时。光电一体化模组式的设计，使得整灯生产成本降低，并且适合大批量自动化生产。图1为首尔半导体光模组的驱动电路图和产品图片，图2为首尔半导体光模组输入电压和电流的波形图
3.2 美国硅谷的ExClara公司提出了一种方案可以接近地解决这个问题。因为采用恒流二极管以后，电流只能是平的，所以也就只能用阶梯波来接近正弦波。
这个看起来很简单的事，真要实现可是一件很复杂的事。为了得到这样的电流波形，就必须依次接通具有不同恒流值的LED串。其EXC100芯片具体框图如图四所示。
3.3 美国的Supertex公司也开发了一个可接通4串LED的CL8801。采用4串以后PF可以达到0.98，谐波失真也可以小于20%。它的框图如图五所示。
3.4 为了降低成本，最简单的办法就是把内部的高压MOS开关管拿到外面，用分立元件实现。晶丰的BP5108就是采用这种方法。
在220V时，当整流后电压升到104.7V时，第一串40颗LED开始导通（其电压为134V）；当电压再增加34.89V时，第二串23颗LED开始和第一串LED串联并导通（其电压为76V）；当电压再增加25.21V时，第三串23颗LED再串入并导通（其电压为76V），最后三串LED都以30.8mA的最大电流导通（额定电流为20mA）。因为这时候电流的波形比较接近正弦波，而且和电压波形同相，所以功率因数可以高达0.968，效率也可以有90.6%。
以上列举了四个公司开发的新的LED驱动技术，都省掉了传统的LED驱动电源，利用集成IC芯片驱动LED工作，使得LED整灯的成本大幅降低，并且驱动器件寿命和LED寿命相匹配。在设计灯具时可以利用IC芯片体积小的特点，将驱动电路和LED光源设计成一体化的结构，实现LED灯具的模组化，方便大批量生产。
4 小结
目前LED的发展受到灯具成本、可靠性等关键指标的影响，推广普及缓慢，并且很难进入民用市场，被广大普通老百姓所应用，只有寻求新的驱动技术，本文阐述了几种新的LED驱动技术，解决了LED目前采用开关电源驱动方式所带来的重大问题，使得LED灯具的成本大幅降低、可靠性提高。采用这种驱动技术将加快LED照明的迅速发展普及。因此采用IC驱动技术也将成为未来LED驱动的一个发展方向。
