文:蓝桦/工程部
hank@meanwell.eu

随着绿能省电概念的普及，LED照明也越来越受民众接受，但设计者对于如何挑选合适的LED驱动器仍然是一知半解；希望藉由本文让设计者能更了解使用定电压LED电源搭配定电流(DC to DC)转换器来驱动LED要注意的事项。

在进入主题之前，先介绍一下目前常见的LED灯具电路驱动设计有以下三种搭配模式：
1) 直接驱动 : COB LED模块接定电流LED驱动器，灯具的亮度及电流由LED驱动器控制。为目前市场主力，大多是高效能高功率灯具应用
2) 灯条内建简易限流电路:12V或24V LED灯条搭配定电压电源使用，灯条上电流由电压与LED之间的电阻或简易晶体管限流电路决定，大多用于间接照明与小功率直接照明应用。
3) 外加或内置电压:电流转换器使用定电压电源，中间利用定电流输出的电压-电流转换器，输出定电流到LED 模块上，电流主要由中间的电压-电流转换器(DC to DC)控制。类似分配式电源应用，一个较大功率的驱动器提供能量，后级电压- 电流转换器限制LED电流。
第三种方式- LED驱动器搭配主动式电压-电流转换器较有可能发生匹配问题。以下即探讨定电压电源搭配电压-电流转换器(DC to DC)来驱动LED模块时需要注意的事项。


电压-电流转换器：

一般常用在LED限流的直流转换器架构有三种，升压式(boost)、降压式(buck)或是 升降压式(buck-boost)。无论何种转换器，其输入电压允许值都具宽范围特性，当输入电压在一定区间内，转换器都会将输入功率转换成特定的输出值。当输出负载为稳定状态时，输出入的功率都会在一定值，固定功率的概念为高输入电压低输入电流，低输入电压高输入电流，输入功率公式如下 :

使用电压-电流转换器(DC to DC)可能出现之问题：
市售直流输入的长条形灯管或小型聚光灯成品，通常内部会含有类似明纬LDD系列或LDH系列电压-电流转换器，此类灯具产品外部通常只会标示一个标准输入电压(例如输入:24VDC)，但实际工作的电压范围远比规格标示上的宽。

图一 小型聚光灯

以LDD-350H的规格来解释说明，LDD-350H的输出电流为350mA，输出与输入电压范围分别是: 输入9~56VDC，输出2~52VDC。实际输出电压由LED负载决定，而输入电压只要是比输出电压高3V都是可操作范围。意思是当LED顺向偏压是9V，则LDD-350H输入在12~56VDC范围都会正常工作。

图二 LDD-H规格

由于实务上因为24V电压电源较为普遍，很可能在该灯具目录上会建议搭配24V电源来使用，在信息不完整情况下，有可能会造成系统组装者误判，并发生电源搭配性问题，此类问题与输入开机时的瞬时有关，可能的现象是开机失败或开机时灯具闪烁，以下针对问题做更详细说明。

状况一：定电压电源供应器可供应的电流不足。

主因为电流转换器启动电压低于前端电源供应器的额定电压，当在低压启动工作下，电流转换器需求电流高于电源可输出电流值。以图三为例，输出端灯条每条上的LED电压电流是9V/1A，30条并联时总输出就是270W。如果灯具或转换器输入电压标示为 24V 输入，一般人可能会选 24V、大于300W的LED驱动器，比如说HLG-320H-24。
 

图三 装配示意图
 

HLG-320H-24规格书显示其最大输出瓦数是320.16W，最大输出电流是13.34A。如果单依规格来看，用于驱动此灯具似乎没有太大问题，但实际状况是当电流转换器后端接的是9V的LED时，降压式转换器会在12V输入时就会启动，因为驱动器从开机到输出升到正常电压需要一定时间，若转换器的输入点低又无软启动机制(输出功率由低至高渐增)，有可能在HLG-320输出从0V升到24V的过程中，转换器即开始全输出工作，此时因需求电流高于HLG-320H-24所能供给，因此PSU输出会被拉低并中断，灯具则可能闪烁、亮度偏低或完全无法开机。
电流转换器在24V与12V时的输入电流如下时，需高一倍的输入电流以维持预期的输出规格。

• 工作电压 24V 时 电流转换器输入电流

• 工作电压12V时 电流转换器输入电流

图四 DC/DC 在不同输入电压下工作状况.



图五 HLG-320H规格

 

图六 9V即启动，HLG-320H来不及升到正常电压，会进入重启模式


图七 HLG-320H-24工作区间及DC/DC工作曲线
 

图八 使用DC Switch 或 转换器附带的Dim Off 功能