針對固態照明的效能規範要求
為了促進節能，世界各地的政府機構或規範組織制定了不同LED照明規範，主要體現在對功率因數(PF)的要求方面。如歐盟的國際電工聯盟(IEC)規定了功率大於25 W照明應用的總諧波失真性能，某些地區的其它國際標準也適用此規定。

另外，美國能源部制定及發佈了針對固態照明燈具的「能源之星」標準。此項自願性標準包含針對常見住宅和商業照明燈具(如嵌燈、櫥櫃燈和檯燈)的要求，涵蓋最低流明輸出、總體光效、可靠性目標、光色溫及一系列其它關鍵系統級要求。值得注意的是，這個標準中並不直接包含電源效能要求，但包含功率因數要求，即不論是何種功率等級，住宅應用要求的PF大於0.7，商業應用要求的PF大於0.9，而整合LED燈光的要求是PF大於0.7。

13 W LED嵌燈設計示例
1)參照代用標準確立最大負載設計目標
以「能源之星」的固態照明燈具標準為例，此標準包含決定燈具光效的總體性要求；實際上，此標準是一個系統級標準，涉及所選LED、現場工作溫度、光學組件、驅動器電源轉換效能等。燈具開發人員因而可以在LED的選擇、光學組件的使用、熱管理方案、驅動器拓撲結構及設計方面折衷取捨，從而符合整體要求。

最常見的嵌燈是較大孔徑類嵌燈。對於住宅及商業應用而言，除了功率因數方面的差別，設計人員能夠靈活地使用中性及暖白光LED。要獲得575流明的最低輸出，最大輸入功率閾值約為16.4 W。

由於沒有直接適用的LED驅動器效能標準，可考慮將「能源之星」2.0版外部電源(EPS)標準作為代用標準。根據EPS 2.0標準，額定功率在1到49 W之間的標準電源的最低效能要求為0.0626×ln(Pno)+0.622。因此，符合此標準的12 W額定功率電源的最低效能為77.7%，15 W電源則為79.1%。由於LED燈具標準基於輸入插座效能，有必要將驅動器效能目標轉換為有效的LED負載。為了增加一些設計彈性，我們將最低目標效能定為80%。這樣一來，LED負載就為16.4 W×80%，即13.1 W。

2)其它設計要求
確定了基本設計要求，就需要考慮與終端應用需求有關的其它系統因素。例如，雖然標準中並無要求，但兼容已有線路調光方案很重要。因此，應當針對三端雙向可控矽開關元件(TRIAC)壁式調光器來優化設計。TRIAC調光的挑戰不少，但有一項因素設計人員可能容易忽略，就是驅動器應當能夠能在低斬波(chopped)交流輸入波形條件下啟動及工作。而且，驅動電源的尺寸應當與嵌燈燈具接線盒相當。此外，還應該注意一項人的因素要求。雖然LED實際上在瞬間之間就發光，但驅動器的設計要留出特定的啟動時間。不管是什麼LED燈具，此方面的表現都應該不比CFL差，甚至應該更好。所以，我們可以把CFL作為參照基準。「能源之星」CFL燈泡要求中，額定條件下最大啟動時間為1秒，因此，我們將就LED驅動器在啟動時間方面的設計目標定在0.5秒。由於此設計是用於住宅或商業應用，因此我們定下的規格目標更具挑戰性。

3)設計途徑：採用單段式方案提供高功率因數
要實現高功率因數、電源效能目標及緊湊的尺寸，有必要使用高功率因數的單段式拓撲結構。由於功率目標較低，傳統的兩段式拓撲結構(PFC升壓+反激轉換)就無法滿足要求了。因此，我們使用了以安森美半導體NCL30000臨界導電模式(CrM)反激控制器為基礎的CrM反激拓撲結構。

單段式拓撲結構省下專用的PFC升壓段，幫助減少元器件數量，降低系統總成本。但採用單段式拓撲結構，系統也會受到一些影響，如無初級高壓能量儲存，輸出電壓保持時間較短。另外，輸出紋波較高，必須採用更多的低壓輸出電容來滿足維持要求，及對動態負載反應較慢等。有利的是，這對眾多LED照明應用而言不構成問題，因為LED照明應用無系統維持時間要求，而且紋波匯入平均光輸出，人眼不會察覺。

設計針對高功率因數(PF0.95)有利於輕鬆符合SSL燈具的商用照明要求，並使輸入電流波形看上去像是電阻型載的波形。這對兼容TRIAC調光非常重要，因為TRIAC調光器原本用於白熾燈，而白熾燈在電路中的作用就像是電阻，即充當電阻型負載。用示波器截取的波形顯示，優化設計的單段式CrM反激電源的基本電流波形與輸入電壓波形保持同相。

隔離反激的次級端有恆流恆壓(CCCV)控制模組。此模組有兩個主要功能，一是緊密穩流350 mA的恆定電流，並為初級端提供反饋，用於調節導通時間，對流經LED的恆定電流進行穩流；二是在發生開路事件時，進入恆壓控制模式，在故障事件下產生穩壓固定電壓。開路電壓穩壓為UL1310 2類電源的60 Vdc最大電壓限制。此外，無意中碰到輸出短路時，還能限制功率，避免損壞LED。

4)測試結果
測試結果顯示，此參考設計的性能超過了全部設計目標， (詳見參考資料[1])。90到135 Vac線路電壓範圍下LED驅動器的功率因數和輸入電流總諧波失真，可以看出此參考設計的功率因數很高(超過商業照明0.9的最低功率因數要求)，總諧波失真低(20%)。不同負載條件下的LED效能。將25%、50%、75%和100%四個工作點下的效能作平均計算，可得出總平均效能為80.7%；而在50%至100%負載的關鍵工作區域，效能範圍為81.1%至82%。這不僅超越本參考設計定下的80%效能目標，還超過了EPS 2.0標準對15 W電源79.1%的效能要求。損耗來源中包含輸入EMI段支援TRIAC調光所需的15歐姆限流電阻的能耗。

- 新聞稿有效日期，至2010/07/03為止

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