随着白炽灯、荧光灯、节能灯陆续退出照明市场，LED照明光源和LED照明灯具迅速发展，以迅雷不及掩耳之势席 卷世界照明市场，LED产业链因此蓬勃发展。LED灯珠的亮 度不断提高，价格逐步下降；HVLEDs和倒装LED开拓LED 照明新的应用技术；LED驱动电源芯片不断推陈出新，集成 功能更多，性价比更好，应用更方便；塑包铝和高导热塑料 散热器为新一代LED光源和灯具提供了创新设计新空间。
室内LED光源和灯具必然是量大面广的消费电子产品，

图1  室内LED照明驱动主要模式
一定会海量生产，拥有蓝海市场。由于传统照明光源和灯具 预留给LED驱动电源的空间十分狭小，因此LED照明光源和 灯具的驱动电源必须做得十分小巧，驱动电源芯片要求性能 高度集成，以单级芯片为主，这就要求整个驱动电源的方案 不但十分简洁，而且成本低廉；应用电路要求更少的外围器 件，要求LED驱动电源的芯片 + 周边零件的总数少于15个， 甚至少于10个。LED电源驱动电路采用精细小巧的变
压器、 电感器、高度较低的电解电容器，甚至电源驱动电路不需要电解电容器、电感器或变压器。
1 LED驱动电源主要模式
目前，室内LED照明光源和灯具的驱动电源分开关恒流 隔离和非隔离驱动、高压线性恒流驱动等几种模式，RC阻 容降压由于本身功耗较大和不安全、不恒流诸多不良因素已 在淘汰之中。RC阻容降压驱动的优点：电路简单、成本低廉；其缺 点：电网兼容差、输出电流偏小、本身功耗较大、不安全。 开关恒流驱动的优点：性能稳定、高效率、电网兼容强、方 便功能拓展、升压、降压、升降压应用方便自由；其缺点： 体积较大、生产较复杂、成本略高。高压线性恒流驱动的优 点：性能稳定、易自动化生产、无插件大量节省人工；其缺 点：灯珠利用率略低、略有残余工频纹波。室内LED照明驱 动主要模式如图1所示。
LED驱动单级电源芯片要求内置高压MOS管，线电压 补偿、源极驱动、过压/过流/过温保护、开路/短路保护等 LED照明驱动电源必须的技术都要集成在单级芯片之中。室内LED照明光源和灯具的狭小空间限定驱动电源芯片 采用单级芯片，这就要求驱动电源芯片的功能高度集成，电 源控制功能和各种保护功能尽可能地集成在芯片之中，驱动 电源芯片的拓扑结构设计技术必须创新，不断创造新的模式 才能满足LED照明驱动技术的创新发展。
2 非隔离开关恒流驱动已成主流
薄型塑包铝散热器技术和HVLEDs技术的兴起，解决了 AC市电高压经电源变换点亮LED灯珠时内部高压电泄漏对 人体的安全问题，塑包铝散热器简单而轻松地解决了LED光 源和灯具内部高压与外部隔离的技术难点，因此采用应用电

图2  BP2831A非隔离的开关恒流源

图3  升级后的芯片应用方案                                                                                  

图4  BP的隔离开关恒流驱动芯片发展路径
路简洁的非隔离开关恒流驱动电源已经成为通用平价LED照 明光源和灯具的主流电源方案。非隔离开关恒流驱动电源芯片历经几代的开发更新，如今集成功能更多，应用电路更简洁，应用成本更低，电源的性价比更有竞争力。
鉴于HVLEDs光源降低了发热，塑包铝散热器简单地解 决了LED灯具内的高低电压隔离，驱动电源的选择以恒流精 度、电源效率、功率因数的补偿(PFC)为主考虑因素，隔离的开关恒流电源因使用变压器而总体效率一般在70%-88%，功率因数补偿小于0.9；非隔离的开关恒流电源恒流可 达3%-5%，功率因数补偿大于0.9，电源效率大于90%，因此 成为LED照明灯具的。非隔离的恒流电源有非隔离的开 关恒流电源和高压线性恒流电源两种。
非隔离开关恒流驱动电源芯片设计已经高度集成化，已将LED驱动电源需要的功能，如宽电压输入高恒流输 出、过流保护、过压保护、LED短路和开路保护、CS电阻短 路保护、芯片供电欠压保护等必须的功能已集成在单级芯片之中，功率输出的MOS管和恒流控制也集成在单个芯片上了，应用电路十分简洁，周边零件一般可控制在15个以下，可帮助为终端客户有效地控制材料成本和生产成本。
非隔离开关恒流驱动电源应用方案简洁，而且节省成 本。如图2所示使用非隔离的开关恒流源芯片BP2831A设计 的5W LED球泡灯电源，输出DC80V、60mA，包括主芯片， 整个电路应用的元器件共计15个，电源效率在AC220V、满 载时达92%，电源可通过EMC测试。该电源的PCB板的直径 可小至Φ18mm。

非隔离开关恒流驱动芯片的设计技术一直在不断创新 和改良之中，一种芯片推出之后，马上就针对存在的不足之 处进行改进，或增加新的功能，保持引脚不改变而推出下一 代的升级芯片，其价格不升反降，不但增强老客户凝聚力， 还能吸引新客户。如图3所示升级后的芯片应用方案可取消 原芯片应用方案的加粗部分，有效节省应用成本。
3 隔离开关恒流驱动芯片占市三分
隔离开关恒流驱动芯片还占有总体市场的三分之一。 不少LED光源和灯具还在使用散热性能良好的铝合金散热 器，这就必须选用隔离的开关恒流驱动电源。
近年来，隔离开关恒流驱动电源芯片技术在不断发展 之中，从BP的隔离开关恒流驱动电源芯片发展历程来看， 功率因数P F C > 0 . 5 的芯片， 经历了B P 3 1 0 2 ， 到B P 3 1 2 2 、 BP3132， 直到今天应用简洁廉价版的BP9112； 功率因数 PFC>0.9的芯片，经历了BP3309，到BP3318、BP3319。BP的 隔离开关恒流驱动芯片发展路径如图4。
隔离开关恒流驱动芯片的技术改进是从升级后的芯片

图5  隔离的开关恒流驱动芯片的技术革新    

图6  廉价开关恒流驱动芯片
应用电路可去掉变压器一个辅助绕组，及其附属电路上的二
极管、电阻开始的，如图5所示。隔离开关恒流驱动芯片技 术初的革新，即原边反馈、去掉辅助绕组技术，为其应用 电路有效节省成本。随后，又改变芯片对变压器要求的兼容 度，改变芯片内部算法设计，使其对变压器的部分电参数不 敏感，只关注匝数比，从而有效降低变压器制造成本。启用 芯片内快速启动设计技术，以满足应用电路设计开灯即亮的 要求。芯片设计技术的不断创新，使新一代的芯片功能不断 增加，制造成本不断下降。创新一代的芯片更具市场竞争 力。
4 廉价开关恒流驱动芯片涌现
一种应用技术简单可靠，应用成本低廉，性能高度集 成，只有三个脚采用SOT89-3或TO92封装的隔离和非隔离应 用的廉价开关恒流驱动芯片今年大批涌现。可能会给竞争已 经十分激烈的廉价室内LED照明驱动电源市场带来烈火。它 有隔离和非隔离的几款典型产品。
KP1032TP是一个高度集成非隔离的Buck-Boost开关恒流
(CC)控制LED照明电源驱动芯片，适合LED照明非隔离电路

图7三段高压线性恒流驱动芯片应用图    

图8采用高压线性恒流驱动芯片的光电引擎
的应用。KP1032TP内部集成  650 V的MOSFET管；集成了高 压快速启动/ IC自供电电路和一种新型变压器消磁电路；集 成欠压锁定(UVLO)、逐周期限流(OCP)、过温保护(OTP)； LED开路/短路的保护；Buck-Boost拓扑支持高输出电压； 恒流±4%；非常小的VDD工作电流；内置AC线性恒流 (CC)补偿。
KP1031是一个高度集成隔离的PSR开关恒流(CC)控制 LED照明电源驱动芯片，内置650 V的MOSFET管、集成高压 快速启动/ IC自供电电路和一种新型变压器消磁电路，消除 了变压器辅助绕组。在CC模式，集成电路使用PFM控制CC 补偿。通用的必备功能与KP1032雷同。
廉价开关恒流驱动芯片(图6)的涌现可使平价LED光源 和灯具的电源生产成本降至RMB一元或一元以下。廉价开 关恒流驱动电源的周边元器件少于10个，生产成本甚至比传 统的阻容降压电源还低，有利于全面淘汰不安全也不恒流的 阻容降压电源。
5 线性恒流驱动技术日趋完善
LED照明灯具的驱动电源追求高PF(Power Factor功率因 数)和低THD(Total Harmonic Distortion，总谐波失真)，既是 客户的希望也是电力系统的要求。能源之星和国际电信委 员会(ICE)规范要求LED驱动芯片必须具备高功率因素校正 (PFC)功能，以确保LED灯具的转换效率和灯具寿命。
LED光源和灯具的电源引入高压线性恒流驱动新一代 电源技术，无电源的开关变换频率，就无本身的开关频率残 余，纹波也将大大降低；应用电路无变压器等磁性器件和电 解电容器，线性电源的PF因此提高，THD因此下降。
高压线性恒流驱动芯片大多数采用分段点亮的技术来驱动HVLED发光。目前分段的方法有1段、3段、4段、6段等数种，分段越多，电源工作效率越高， 但是连接到H V L E D 的控制线也越多 ， 如分成N 段 ，控制线数量则为N+1，分段过多时电源效率提高并不明显，但应用线路略显复杂，这是LED灯具设计师所不希望的。比较适合光电一体 化模块应用的是1段、3段、4段的分段驱动。1段驱动内置一个MOS，虽然电源效率较差，但能满足蜡烛等特小空间的 需要；3段和4段驱动内置3-4个MOS是目前优选的恒流驱动 方法，兼顾电源效率、PF和THD，应用方案比较简洁，应用成本较低。内置MOS的线性恒流驱动芯片特别适合于一 体化光电模块的应用，其应用电路零件少，有利于HVLED 的配光分布设计。如三段高压线性恒流驱动电路十分简洁， 周边元器件很少，因此可以将驱动电源与HVLEDs光源设计 在同一块铝基板或陶瓷基板上。图7为三段高压线性恒流驱 动芯片应用图。
高压线性恒流驱动电源目前的输入电压范围较窄，只 适合定压输入，它的脉动直流输出有寄生的工频及其倍频 的残余，导致其制成LED照明灯后有些许频闪。这些问题造 成业内对光引擎使用环境受限较多、应用范围窄的误解。高 压线性恒流驱动源芯片是一种定电压输入的驱动电源芯片，从初对输入电源的±10%的宽容度到现在的±20%， 即AC220V的可从AC180V-260V，基本满足不少使用地区电 网波动的要求；而面对频闪问题，我们需要制定LED照明灯 的频闪评估共识，比如日光灯、筒灯使用时离开受众均在50cm以上，那么在50cm以外没有频闪就可被认定为合格产 品。纵然如此，光电引擎都还需要在电源芯片设计上作进一 步改进和技术提升。
高压线性驱动芯片经过几代的改进设计，现在已经从当初的模拟电路芯片走向数模混合电路芯片，并向数字电路芯片发展，因此高压线性驱动芯片的性能日趋完善，更加稳定；数 模混合的高阶分段线性恒流驱动芯片已经量产。
高PF和低THD高压线性恒流驱动芯片因其应用电路简 洁高效和应用成本低廉，将会成为室内平价LED光源和灯具 驱动电源之一。
高压线性恒流驱动芯片特别适合于工业自动化生产LED 光电合一的模块即“光电引擎”，大大提高生产效率，并有 效地节省人工。可以为新一代LED光源和灯具节省独立电源 的空间和有效降低制造成本。图8 为采用高压线性恒流驱动 芯片的光电引擎。
另一方面，由于高导热塑料散热器、塑包铝散热器技 术日趋完善，性价比更好，铝塑散热器的成本比全金属散热器更低，绝缘性能更好，所以用光电引擎和塑包铝散热器组成的光源和灯具更加安全可靠。
6 小结
LED照明驱动技术的创新发展依赖于LED照明驱动电源 芯片的技术创新发展。LED照明驱动电源芯片设计技术正在 日新月异地快速发展，芯片系统结构、拓扑结构设计技术不 断创新，芯片内部算法技术的创新，芯片设计除去无用冗 余、精算芯片面积将有效控制芯片成本。隔离和非隔离开关 恒流驱动芯片设计由繁而简，今天廉价开关恒流芯片的涌 现，更显LED照明驱动芯片技术创新的重要！高压线性恒流 驱动芯片的兴起，更彰显可以创新更多LED照明驱动电源芯 片的设计方法!因此，LED照明驱动技术必然会因此百花齐放，更加繁荣！