LED 的排列方式及LED 光源的規(guī)范決定著基本的驅(qū)動(dòng)器要求,。LED驅(qū)動(dòng)器的主要功能就是在一定的工作條件范圍下限制流過(guò)LED的電流，而無(wú)論輸入及輸出電壓如何變化,。最常用的是采用變壓器來(lái)進(jìn)行電氣隔離,。文中論述了LED照明設(shè)計(jì)需要考慮的因素。
一,、LED驅(qū)動(dòng)器通用要求
驅(qū)動(dòng)LED 面臨著不少挑戰(zhàn),，如正向電壓會(huì)隨著溫度、電流的變化而變化,，而不同個(gè)體,、不同批次、不同供應(yīng)商的LED 正向電壓也會(huì)有差異;另外,，LED 的“色點(diǎn)”也會(huì)隨著電流及溫度的變化而漂移,。
另外，應(yīng)用中通常會(huì)使用多顆LED,，這就涉及到多顆LED 的排列方式問(wèn)題,。各種排列方式中，首選驅(qū)動(dòng)串聯(lián)的單串LED,，因?yàn)檫@種方式不論正向電壓如何變化,、輸出電壓（Vout）如何“漂移”，均提供極佳的電流匹配性能,。
當(dāng)然,，用戶(hù)也可以采用并聯(lián)、串聯(lián)-并聯(lián)組合及交叉連接等其它排列方式,，用于需要“相互匹配的”LED 正向電壓的應(yīng)用,，并獲得其它優(yōu)勢(shì)。如在交叉連接中,，如果其中某個(gè)LED 因故障開(kāi)路,，電路中僅有1個(gè)LED 的驅(qū)動(dòng)電流會(huì)加倍，從而盡量減少對(duì)整個(gè)電路的影響,。
常見(jiàn)的LED排列方式
LED 的排列方式及LED 光源的規(guī)范決定著基本的驅(qū)動(dòng)器要求。LED 驅(qū)動(dòng)器的主要功能就是在一定的工作條件范圍下限制流過(guò)LED 的電流,，而無(wú)論輸入及輸出電壓如何變化,。LED驅(qū)動(dòng)器基本的工作電路示意圖如圖2所示，其中所謂的“隔離”表示交流線路電壓與LED（即輸入與輸出）之間沒(méi)有物理上的電氣連接,，最常用的是采用變壓器來(lái)電氣隔離,，而“非隔離”則沒(méi)有采用高頻變壓器來(lái)電氣隔離。
值得一提的是,，在LED 照明設(shè)計(jì)中，AC-DC 電源轉(zhuǎn)換與恒流驅(qū)動(dòng)這兩部分電路可以采用不同配置：
1）整體式（integral）配置，即兩者融合在一起,，均位于照明燈具內(nèi)，這種配置的優(yōu)勢(shì)包括優(yōu)化能效及簡(jiǎn)化安裝等;
2）分布式（distributed）配置,，即兩者單獨(dú)存在,，這種配置簡(jiǎn)化安全考慮，并增加靈活性,。 LED 驅(qū)動(dòng)器根據(jù)不同的應(yīng)用要求,，可以采用恒定電壓（CV）輸出工作，即輸出為一定電流范圍下鉗位的電壓;也可以采用恒定電流（CC）輸出工作,，輸出的設(shè)計(jì)能?chē)?yán)格限定電流;也可能會(huì)采用恒流恒壓（CCCV）輸出工作,，即提供恒定輸出功率，故作為負(fù)載的 LED 的正向電壓確定其電流,。
總的來(lái)看,，LED 照明設(shè)計(jì)需要考慮以下幾方面的因素：
輸出功率：涉及LED 正向電壓范圍、電流及LED 排列方式等
電源：AC-DC 電源,、DC-DC 電源,、直接采用AC 電源驅(qū)動(dòng)
功能要求：調(diào)光要求、調(diào)光方式（模擬,、數(shù)字或多級(jí)）,、照明控制
其他要求：能效、功率因數(shù),、尺寸,、成本、故障處理（保護(hù)特性）,、要遵從的標(biāo)準(zhǔn)及可靠性等
更多考慮因素：機(jī)械連接,、安裝、維修/替換,、壽命周期,、物流等
二、LED 驅(qū)動(dòng)電源的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
采用AC-DC 電源的LED 照明應(yīng)用中,，電源轉(zhuǎn)換的構(gòu)建模塊包括二極管,、開(kāi)關(guān)（FET）、電感及電容及電阻等分立元件用于執(zhí)行各自功能,，而脈寬調(diào)制（PWM）穩(wěn)壓器用于控制電源轉(zhuǎn)換,。
電路中通常加入了變壓器的隔離型AC-DC 電源轉(zhuǎn)換包含反激,、正激及半橋等拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其中反激拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是功率小于30 W 的中低功率應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)選擇,，而半橋結(jié)構(gòu)則最適合于提供更高能效/功率密度,。就隔離結(jié)構(gòu)中的變壓器而言，其尺寸的大小與開(kāi)關(guān)頻率有關(guān),，且多數(shù)隔離型 LED 驅(qū)動(dòng)器基本上采用“電子”變壓器,。
常見(jiàn)的隔離型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
采用 DC-DC 電源的LED 照明應(yīng)用中，可以采用的LED 驅(qū)動(dòng)方式有電阻型,、線性穩(wěn)壓器及開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器等,，基本的應(yīng)用示意圖參見(jiàn)電阻型驅(qū)動(dòng)方式中，調(diào)整與LED 串聯(lián)的電流檢測(cè)電阻即可控制LED 的正向電流,，這種驅(qū)動(dòng)方式易于設(shè)計(jì),、成本低，且沒(méi)有電磁兼容（EMC）問(wèn)題,，劣勢(shì)是依賴(lài)于電壓,、需要篩選（binning）LED，且能效較低,。
常見(jiàn)的DC-DC LED驅(qū)動(dòng)方式
線性穩(wěn)壓器同樣易于設(shè)計(jì)且沒(méi)有EMC 問(wèn)題,，還支持電流穩(wěn)流及過(guò)流保護(hù)（fold back），且提供外部電流設(shè)定點(diǎn),，不足在于功率耗散問(wèn)題,，及輸入電壓要始終高于正向電壓，且能效不高,。開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器通過(guò)PWM 控制模塊不斷控制開(kāi)關(guān)（FET）的開(kāi)和關(guān),，進(jìn)而控制電流的流動(dòng)。
開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器具有更高的能效,，與電壓無(wú)關(guān),，且能控制亮度，不足則是成本相對(duì)較高,，復(fù)雜度也更高,，且存在電磁干擾（EMI）問(wèn)題。LED DC-DC 開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器常見(jiàn)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括降壓（Buck）,、升壓（Boost）,、降壓-升壓（Buck-Boost）或單端初級(jí)電感轉(zhuǎn)換器（SEPIC）等不同類(lèi)型。
其中,，所有工作條件下最低輸入電壓都大于LED 串最大電壓時(shí)采用降壓結(jié)構(gòu),，如采用24 Vdc 驅(qū)動(dòng)6顆串聯(lián)的LED;與之相反，所有工作條件下最大輸入電壓都小于最低輸出電壓時(shí)采用升壓結(jié)構(gòu),，如采用12 Vdc 驅(qū)動(dòng) 6顆串聯(lián)的LED;而輸入電壓與輸出電壓范圍有交迭時(shí)可以采用降壓-升壓或SEPIC 結(jié)構(gòu),，如采用12 Vdc 或12 Vac 驅(qū)動(dòng) 4顆串聯(lián)的LED,，但這種結(jié)構(gòu)的成本及能效最不理想。
采用交流電源直接驅(qū)動(dòng)LED 的方式近年來(lái)也獲得了一定的發(fā)展,，其應(yīng)用示意圖參見(jiàn)。這種結(jié)構(gòu)中LED 串以相反方向排列,，工作在半周期,，且LED 在線路電壓大于正向電壓時(shí)才導(dǎo)通。這種結(jié)構(gòu)具有其優(yōu)勢(shì),，如避免AC-DC 轉(zhuǎn)換所帶來(lái)的功率損耗等,。但是，這種結(jié)構(gòu)中LED 在低頻開(kāi)關(guān),，故人眼可能會(huì)察覺(jué)到閃爍現(xiàn)象,。此外，在這種設(shè)計(jì)中還需要加入LED 保護(hù)措施,，使其免受線路浪涌或瞬態(tài)的影響,。
三、功率因數(shù)校正
美國(guó)能源部（DOE）“能源之星”（ENERGYSTAR）固態(tài)照明（SSL）規(guī)范中規(guī)定任何功率等級(jí)皆須強(qiáng)制提供功率因數(shù)校正（PFC）,。這標(biāo)準(zhǔn)適用于一系列特定產(chǎn)品,，如嵌燈、櫥柜燈及臺(tái)燈,，其中,，住宅應(yīng)用的LED 驅(qū)動(dòng)器功率因數(shù)須大于0.7，而商業(yè)應(yīng)用中則須大于0.9;但是,，這標(biāo)準(zhǔn)屬于自愿性標(biāo)準(zhǔn),。歐盟的IEC61000-3-2諧波含量標(biāo)準(zhǔn)中則規(guī)定了功率大于25 W 的照明應(yīng)用的總諧波失真性能，其最大限制相當(dāng)于總諧波失真（THD）《35%,，而功率因數(shù)（PF）》0.94.
雖然不是所有國(guó)家都絕對(duì)強(qiáng)制要求照明應(yīng)用中改善功率因數(shù),，但某些應(yīng)用可能有這方面的要求，如公用事業(yè)機(jī)構(gòu)大力推動(dòng)擁有高功率因數(shù)的產(chǎn)品在公用設(shè)施中的商業(yè)應(yīng)用,，此外,，公用事業(yè)機(jī)構(gòu)購(gòu)入/維護(hù)街燈時(shí)，也可以根據(jù)他們的意愿來(lái)決定是否要求擁有高功率因數(shù)（通?！?.95+）,。
PFC 技術(shù)包括無(wú)源 PFC 及有源PFC 兩種。無(wú)源PFC 方案的體積較大,，需要增加額外的元件來(lái)更好地改變電流波形,，能夠達(dá)到約0.8或更高的功率因數(shù)。其中,，在小于5 W 至40 W 的較低功率應(yīng)用中,，幾乎是標(biāo)準(zhǔn)選擇的反激式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)只需要采用無(wú)源元件及稍作電路改動(dòng),，即可實(shí)現(xiàn)高于0.7的功率因數(shù)。 有源 PFC通常是作為一個(gè)專(zhuān)門(mén)的電源轉(zhuǎn)換段增加到電路中來(lái)改變輸入電流波形,。有源PFC 通常提供升壓,，交流100至277 Vac的寬輸入范圍下，PFC 輸出電壓范圍達(dá)直流450至480 Vdc.如果恰當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)PFC 段,，可以提供91%到95%的高能效,。但增加了有源PFC，仍然需要專(zhuān)門(mén)的DC-DC 轉(zhuǎn)換來(lái)提供電流穩(wěn)流,。
四,、能效問(wèn)題
LED 照明應(yīng)用的能效需要結(jié)合功率輸出來(lái)考慮。美國(guó)“能源之星”固態(tài)照明規(guī)范規(guī)定了照明器具級(jí)的能效,，但并不涉及單獨(dú) LED 驅(qū)動(dòng)器的能效要求,。如前所述，采用AC-DC 電源的LED應(yīng)用可以采用兩段式分布拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),，故可能采用外部AC-DC適配器供電,。
而“能源之星”的確包含有關(guān)單輸出外部電源的規(guī)范，其 2.0版外部電源規(guī)范于2008年11月開(kāi)始生效,，要求標(biāo)準(zhǔn)工作模式下最低能效達(dá)87%,，而低壓工作模式下最低能效達(dá)86%;在此規(guī)范中，功率大于100 W 時(shí)才要求PFC. 美國(guó)能源部2008年秋季提出的LED照明燈具能效研發(fā)目標(biāo) 而在采用AC-DC 電源的LED 應(yīng)用中,，要提供更高的AC-DC 轉(zhuǎn)換能效,，就涉及到成本、尺寸,、性能規(guī)范及能效等因素之間的折衷問(wèn)題,。例如，若使用更高質(zhì)量的元件,、更低導(dǎo)通阻抗（RDSon）,，就可降低損耗及改善能效;降低開(kāi)關(guān)頻率一般會(huì)改善能效，但卻會(huì)增加系統(tǒng)尺寸,。諸如諧振這樣新的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)提供更高能效,，卻也增加設(shè)計(jì)及元件的復(fù)雜度。如果我們將設(shè)計(jì)限定在較窄的功率及電壓范圍,，則可以幫助優(yōu)化能效,。
五、驅(qū)動(dòng)器標(biāo)準(zhǔn)
LED 驅(qū)動(dòng)器本身也在不斷演進(jìn),，著重于進(jìn)一步提高能效,、增加功能及功率密度。美國(guó)“能源之星”的固態(tài)照明規(guī)范提出的是照明器具級(jí)的能效限制，涉及包括功率因數(shù)在內(nèi)的特定產(chǎn)品要求,。而歐盟的IEC 61347-2-13（5/2006）標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)采用直流或交流供電的LED模塊的要求包括： 最大安全特低電壓（SELV）工作輸出電壓≤25 Vrms（35.3 Vdc） 不同故障條件下“恰當(dāng)”/安全的工作 故障時(shí)不冒煙或易燃 此外,，ANSI C82.xxx LED 驅(qū)動(dòng)器規(guī)范仍在制定之中。而在安全性方面,，需要遵從UL,、CSA 等標(biāo)準(zhǔn)，如UL1310（Class 2）,、UL 60950,、UL1012.此外，LED 照明設(shè)計(jì)還涉及到產(chǎn)品壽命周期及可靠性問(wèn)題,。