用电源开关实现LED灯泡/灯管无级调光

 随着全球开始淘汰低效率的白炽灯，一个很大的白炽灯替代市场就随之出现，特别是在欧美家庭市场，因为很多的白炽灯都在利用TRIAC调光器进行调光。尽管CFL节能灯由于与白炽灯的价差低而抢先吃到了这一蛋糕，但普遍相信具备调光能力的LED灯泡才是最终的替代产品。由于欧美家庭很多都安装了TRIAC调光器，因此要顺利替代现有的白炽灯，LED灯泡必须支持TRIAC调光，这也是为什么最近支持TRIAC调光的LED照明驱动方案很红火的一个主要原因。

　不过，凹凸科技(O2Micro)FAE总监和产品开发总监郭清泉指出：“我们应该看到的三个问题是：第一，TRIAC调光器有一个最大缺点，即功耗大，特别是在轻载时，只有约10%的效率，而PWM调光则要好很多，亮度降到50%时，还有约80%的效率。第二，任何支持TRIAC调光的LED照明驱动方案都做不到支持市面上所有的TRIAC调光器。第三，最大的LED照明灯具应用市场(即全球办公室照明市场)目前普遍采用荧光灯，其基础设施中没有TRIAC调光器，而这一市场将领先家庭LED照明市场启动。”

　为了克服以上三个问题，O2Micro发明了独特的三段LED灯泡/灯管调光技术，采用了正在专利申请之中的模拟调光技术，它无需TRIAC调光器，只需利用墙上的电源开关就可以实现三段调光(100%，50%，20%)，无需RF遥控电路，因此不仅调光成本可做得更低，而且还可以去掉遥控器。

　这种三段调光技术的效率甚至比PWM调光方法还好。郭清泉表示：“OZ8022A和OZ9992都支持100%、60%和20%三段仿真调光功能，在26V/300mA输出LED串和85-265VAC宽泛输入电压范围情况下，三段效率分别大于86%、82%和77%。”

　OZ8022A和OZ9992是目前O2Micro开发成功的二种支持三段模拟调光的LED控制器，OZ8022A是最新一代产品，采用SOT-23-6封装，OZ9992是前一代产品，采用SOP-8封装。OZ9995控制器也支持三段调光，不过，它采用的是PWM调光技术。

　郭清泉说：“OZ8022A是OZ9992的改进版，它的应用实现比OZ9992简单得多，因此BOM成本也更低。目前日本家电制造商Orion电机已向商业市场推出基于OZ9995实现的三段调光LED灯泡，功率范围5W到8W，工作寿命长达4万小时，Orion下一代4W、6W和9W LED灯泡将会采用OZ8022A。目前也有多家日本家电制造商正进行评估OZ8022A 和 OZ9992。

　不管是家庭用户还是办公室用户，三段调光LED灯泡或灯管都可有效地帮助用户节省能源开支。不过，在实际使用过程中，由于不同输出功率LED灯泡或灯管在60%和20%处发出的亮度是不同的，因此不少用户希望对三段调光的亮度比例作出调整，为了满足所有这些客户的不同要求，O2Micro这几年潜心开发无级调光技术，它同样无需采用TRIAC调光器，只需使用墙上电源开关就可以实现任意亮度的调节。

　郭清泉表示：“这一无级模拟调光技术现在已经开发成功，我们甚至已经做出样品，一旦有合适时机，我们便会正式宣布。目前我们重点推动的还是三段调光LED驱动器OZ9992、OZ9995和OZ8022A，但长期来看，我们将重点推广无级调光LED驱动器。”
 

　补充内容：如何去掉LED驱动电源输入和输出端的电解电容？

　今天的LED照明驱动电源有一级架构和二级架构之分，一级架构指的是从220/110V交流市电直接整流降压产生一个恒流输出驱动LED，二级架构指的是先从220/110V交流市电整流降压产生一个中间DC电压(如48V)，然后再经过一个DC/DC转换阶段产生恒流输出驱动LED。

　一级架构的优点是结构简单，所需元器件较少，BOM比较低，缺点是输出纹波较大，一般输出端需要一个较大的电解电容(220uF)。二级架构的优点是输出纹波小，因此可以去掉输出端大电解电容，而代之以容量较小的陶瓷电容或薄膜电容。但二级架构会牺牲效率，一般整体效率只能做到80%以上，而一级架构通常可做到90%以上。另外，二级架构成本也会增加。

　凹凸科技(O2Micro)FAE总监和产品开发总监郭清泉指出：“如果采用二级架构来实现LED照明驱动电源(如隔离反激PFC级+降压级)，那么输出端电解电容就可以被陶瓷电容或薄膜电容替代。至于交流输入端，由于安规方面的考虑，总体来说输入LC滤波器是必不可少的。”

　目前欧美LED通用照明市场要求隔离电源，因为他们对安规和EMC要求较严。隔离电源效率通常在85-88%之间。日本、韩国、大陆相较而言对LED照明电源电气隔离没有特别要求，因此通常采用非隔离电源，其效率可做到92-93%。

　OZ9992和OZ9995是针对非隔离LED照明驱动电源开发的LED驱动器，但它们也可用来开发隔离型二级架构LED驱动电源。郭清泉说：“如果采用二级架构实现(如隔离反激PFC级+降压级)，在第一级采用PSR控制器OZ8021，在第二级采用OZ9992或OZ9995，那么输出端电解电容也可以被陶瓷电容所取代。”

　当然，这也不是绝对的。郭清泉表示，采用Boost PFC+隔离式Flyback架构的两级方案，Boost级的输出电容可以比较小，但这样会造成Flyback部分的输入电压有较大的波动。如果Flyback的环路带宽比较宽，就有机会在低功率(如10W)的应用中采用陶瓷电容作为输出电容而不会有闪烁问题。