LED路燈是LED照明中一個很重要應用。在節能省電的前提下,LED路燈取代傳統路燈的趨勢越來越明顯。市面上,LED路燈電源的設計有很多種。早期的設計比較重視低成本的追求;到近期,共識漸漸形成,高效率及高可靠性才是最重要的。

　　本文主要是針對幾種不同LED路燈的應用,提出了適合的架構,并對其優缺點進行分析,以便讓讀者能根據具體狀況和設計的路燈種類,找到最合適的方案。

　　方案一：直接AC輸入,對6串 LED 分別做恒流控制

　　在本文介紹的幾種方案之中,這一種方案應該是目前效率最高、電路成本最低的方案(圖1)。直接用光電耦合器對初級側電路進行回溯控制,調節輸出電壓。相對于其它傳統方案,該方案的開關損耗少。將CS的電壓固定在0.25V,對6串LED分別做恒流控制。IC會偵測FB的位置,將電壓最低那串LED固定在 0.5V。此時由于各串LED的Vf值的總和不同,產生的壓降會落在MOS管上,導致一些損耗。如果是一般對Vf分BIN篩選過后的LED,損耗應該可以控制在2%以內,少于一般的開關損耗。該方案的優點是效率高、成本低,缺點是AC輸入、需要較多的研發成本。該方案適用于可以用AC直接輸入的路燈。

圖1：直接AC輸入，對6串LED分別恒流控制的電源設計方案

　　方案二：DC或電池輸入,對6串LED分別做恒流控制

　　它采用多串的升壓結構設計,LED驅動 的方式與前一種類似,差別在于由AC輸入改為DC或是由電池輸入(圖2)。低壓側傳感的設計只要選擇適當的MOS管,LED可以串相當多的顆數。相對于AC輸入的方案,其設計較為簡單。但由于多了一次升壓的開關,效率相對較低。方案的優點是設計簡單、電路成本低,缺點是效率較低。它適合太陽能電池 或通過適配器輸入的路燈。

圖2：DC或電池輸入,對6串LED分別做恒流控制

　　方案三：單串降壓結構

　　有些廠商仍喜歡用單串的設計,優點是維修容易,而且可以做模塊化設計。不同功率的路燈可以使用相同的燈條,只要更換面板 ,插上不同數目的燈條,就可以組合出各種不同功率的路燈。但它的缺點是每一串都需要獨立的電源模塊,成本較高,而降壓的結構會讓LED的數目受限于IC的耐壓。在圖3所示的例子中,LED最多串到 14顆,如果要設計20W的燈條,就需要使用700mA的LED。為了使效率達到最高,必需針對LED的數目來調節輸入電壓,也就是適配器的輸出電壓。以 10顆LED為例,如果要達到最高效率,就必須把輸入電壓調到約42V左右。

圖3：單串降壓結構的電源設計方案

　　該方案的優點是降壓結構效率較高、單串設計、配置較為靈活,缺點是電路成本較高、LED串聯數目受限于IC耐壓。它適合通過適配器輸入的路燈

　　方案四：單串升壓結構

　　同樣的單串設計,升壓結構(圖4)會較降壓結構的效率低,但是LED串聯的數目不再受限于IC的耐壓,而是由MOS來決定,因而可以串聯較多的LED。由于大多數的太陽能電池的輸出電壓都不高,因此太陽能 路燈較適合使用升壓結構。而選用電流模式的恒流設計,可以讓輸出電流較不受輸入電壓變化的影響,在電池滿載以及快沒電時,都能讓路燈維持相同的亮度。

圖4：單串升壓結構的電源設計方案

　　該方案的優點是串聯LED數目不受IC耐壓限制,缺點是電路成本較高,效率較降壓結構稍低。它適合太陽能路燈。

　　下表對LED路燈四種電源設計方案的優勢進行了比較并排序。