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定制的驅動器有何風險？為什么現成的LED驅動器會是更好的解決方案？ LED驅動器規格書的內容通常是非常吸引人的，廠家會承諾在低價格的基礎上，提供良好的性能和豐富的功能。然而，在實際應用中，有許多的潛在障礙在規格書中并未被提到，這樣有可能會給開發者帶來嚴重的問題。此外，LED驅動器的研發，測試和認證都很耗時且花費高昂，尤其是AC/DC LED驅動器。現成的并且經過測試的模塊，節省了研發工作中所產生的高成本費用，這至少可以節約80%以上的設計成本。 模塊化VS分立式：概述 傳統觀念認為分立式LED驅動器比模塊化解決方案會更具有成本優勢。然而，事實并非如此。如果價格對比只是基于BOM（物料清單）的成本，模塊化驅動器的價格是要高于分立式LED驅動器。但這不是一個公平的對比方法，因為分立式方案的實際應用成本遠遠高于BOM 里統計的成本。另外，還需考慮到，LED驅動器通常是設計過程中最后定義的一個組件，也因此時間成為了一個緊迫的因素。 決定采用一個驅動器模塊與否，是要以事實為基礎的，以下問題必須考慮： 1) 設計 公司必須清楚地知道，自己是否確實有工程人員，知道如何開發一個完整的分立式方案。而模塊化驅動器是一個即插即用的產品，可以很容易地集成到照明系統中，從而縮短產品的上市時間。此外，分立式解決方案的研發成本可能會大大高于預期，因為在將來有可能需要進行重新設計。這樣就可以很容易地計算出，分立式方案的總體成本有可能會超過經過認證的LED驅動器模塊。 2) 裝配/倉儲 關于裝配和倉儲，便于操作是非常必要的。采用模塊化的解決方案，制造商只需要從一個供應商處購買一個單一元器件。這樣就將物流成本最小化了，而且因為便于組裝，使生產也更有效率。制造商受益于穩定的產品質量，也不需要考慮元件之間的公差。而因為缺少某一個物料（如電容，電感，電阻等）引起停產的風險，也幾乎同時被消除了。 3) 認證 對LED驅動器的認證是非常耗時的一個過程并且認證費用高昂。為了獲得需要的認證，元件在試驗測試失敗后，必須要不斷重復進行申請，而這種情況也是比較常見的。其結果就導致了，不僅僅增加了額外的重新設計費用，同時也耗費了大量的時間。而如果選擇模塊化LED驅動器，認證和易想不到的困難都不會有問題。 4) 可靠性 可靠性，將會影響到品牌的整體形象同時也涉及與其密切相關的保修問題。盡管公司有可能準確地確定MTBF,但它卻未必可以使用昂貴的系統，來進行可靠性和使用壽命的測試。撇開開發過程和相關的時間/成本因素不談，制造商必須決定，他是想依靠內部設計，還是希望由一個有經驗的供應商，為其提供已經通過認證、讓他覺得更安全的產品。 如果公司仍然決定繼續推進分立式方案，那么往往是基于以下幾點的考慮來進行決策： ●具有開發能力和時間 ●要求的產品，數量很大，如改造 ●產品的超長使用壽命，如> 20年 除此以外的所有其他情況下，進行完整裝配，采用經過測試和認證的LED驅動器仍然是性價比最好的解決方案。 規格書中并不能找到你想要的所有參數 LED驅動器的規格書描述，通常都包含一系列非常吸引客戶的功能特性。簡單地瀏覽，會感覺廠家承諾了一個很好的驅動器解決方案，可以快速生效又相當容易實施。然而，潛在的隱患藏在細節中，就如下面的例子所展現的： 1) 效率&溫度 大多數規格書都配有一系列的特性圖表（如圖1）以表明其驅動器的高效率。如要準確地判斷IC的性能極限和溫度之間的特性，必須要更加深入的分析。例如，這個可以通過功耗降額圖（如圖2）來分析。在圖中的這條曲線，如果所包含的特性已經被全部體現出來，一般是要在規格書非常后面的部分才能找到。功耗、最高工作溫度和IC實際功率之間的關系，可以由以下2個舉例做最好的詮釋： a) Vin(輸入電壓)=12V，3x 1W LEDs 的輸出： 根據效率特性（圖一中紅色曲線），這樣的配置達到了90%的效率。也就是說功耗為300mW（計算：3 x 1W x 10%）。功耗降額曲線（圖2）表明，這樣配置的最高工作溫度是在80℃左右。到目前為止，驅動器表現都很好。 
圖1：效率與輸入電壓和負載關系曲線 b) Vin(輸入電壓)=24V,5x 1W LEDs 的輸出: 在這種情況下，驅動器效率達到了92%（圖1中黃色曲線），功耗為400mW。但是，根據圖2所示，在這種狀態下的最高工作溫度只能是40℃。 c)Vin(輸入電壓)=30V,7x 1W LEDs 的輸出: 在這種狀況下，效率更高可以達到93%（圖1中藍色曲線），功耗會增至490mW。然而，根據降額曲線（圖2）來看，這個集成電路無法補償高于450mW的功率損耗。這意味著將會導致電路過熱。也就是說，上面描述的驅動器是不可能滿足實際需求的，雖然從表面上看起來，它是符合IC的基本技術規格。
圖2: 功耗降額曲線（結合圖1中的曲線） 這些例子說明，LED驅動器的規格書，通常只會列舉出“最佳案例”情況下的參數。即使相關參數還處在規格范圍之內，但驅動器卻很快就達到性能極限。公平地說，LED驅動器制造商們通常也會讓客戶意識到驅動器潛在的限制，他們會在規格書頁面底部，用小字聲明“…典型應用電路驅動XY LED，在下列條件下…..”。僅管如此，技術問題卻還是同樣存在。 2) 電磁兼容性 一般情況下，LED驅動器的規格書中不會包含任何有關電磁兼容性的信息。這經常會給EMC實驗帶來一些意想不到的狀況，當它變得越來越明顯時，電路會發出強烈的干擾信號。如果一定要達到B類限制，這些電路必須要重新設計，并且要增加非常復雜的濾波器，同時也要花費大量寶貴的時間在EMC實驗室中。 RECOM很好地為設計者們解決了這個問題，它向客戶提供整合了A類或B類濾波器的模塊化LED驅動器。 3) 調光 許多LED驅動器僅僅只提供PWM信號調光。這也就意味著，作為PWM信號所必須的輔助電路，只有一個外部電壓供應（例如控制電壓從1V到10V）或電位計是肯定不夠的。這反過來，會導致一個更復雜的電路布局，并增加元器件的數量。其結果是導致成本增加，并且系統可能變得不夠穩定。 在其他情況下，沒有真正可用的PWM輸入，其功能是通過一個CTRL引腳來實現的。這意味著驅動器必須始終完全接通和斷開，因為它不可能只調節輸出信號。這還可能會引起額外的與線性連接有關的問題。光的亮度從0到10%之間是最關鍵，因為在這個范圍內，人的眼睛特別容易感受到光線的變化，并且和傳統燈泡不同的是，這個范圍內的色溫幾乎是相同的。 規格書中的信息往往不能反映最真實的情況。雖然規格書為驅動器的選擇提供了一個很好的依據，但他們有時會忽略了重要的信息，比如性能限制或EMC性能，因此需要謹慎閱讀。 可靠性&使用壽命 驅動器的可靠性與它的MTBF(平均故障間隔時間)直接相關。通過“浴缸曲線”（圖3）能最好地表示MTBF。它包括三個階段：早期故障期，有效壽命期和壽命結束期。MTBF僅包括中間范圍，而不包括早期故障期和壽命結束期。LED驅動器規格書中所列的MTBF值通常約為60萬小時。
圖3：浴缸曲線 MTBF的計算方法：λ驅動器 = S λ元件。 也就是說一個LED驅動器的MTBF值，只有當它所有元器件的MTBF值是已知的時候，才能計算出來。這些參數值可以在各種數據庫中找到。而最有名的參考手冊可能就是軍用手冊 217 F版本（(MIL HDBK 217F)，它正被大多數制造商使用。因此，這說明成品的可靠性其實在設計階段就可以確定了。 然而，60萬小時的MTBF值究竟是什么意思呢？這是否就是說，相應地具有68年的使用壽命呢？這顯然是不對的。MTBF只是表示在一個特定時間內的故障概率，如： ●每年2%的故障率è MTBF = 438,000 hours (8,760 h/2%) ●5年以上5%的故障率è MTBF = 876,000 hours (5 x 8,760 h/5%)
此外，還需要考慮到溫度對MTBF的影響。阿列紐斯方程就是一個簡單的，但又能非常準確地反應速率對溫度依賴性的公式。應用到電子設備中，就可以清楚地顯示在較高溫度下故障率會增加。套用以下經驗法則“溫度增加10℃，設備的預期壽命就會減少一半”。 左邊的舉例說明了環境溫度對系統可靠性的明顯影響。 另一個影響LED驅動器可靠性的因素就是選擇正確的元器件，特別是要選擇合適的電容器。LED驅動器通常配備的是廉價的電解電容器而不是高品質的陶瓷電容器（MLCC）。 為什么電解電容器會對電路的可靠性產生如此巨大的影響？這是因為電解電容器中的電解液是一種液體，它會隨著時間而蒸發，從而導致電容器故障。而當電容器暴露于高溫下時，這種情況會更迅速地產生。因此電解電容器被公認為是決定和限制了LED驅動器使用壽命的元器件。 正如我們所看到的，MTBF不能準確地表明一個產品的使用壽命，但卻是一個很好的可以說明系統或元件可靠性的指標。對于分立式驅動器，選擇MTBF值相互一致的元器件是至關重要的。最終，整個系統的可靠性將會由其最薄弱的環節決定。 區別于MTBF值，RECOM所指定的“設計壽命”是基于真實的測試基礎上的，也因此能顯示出驅動器的使用壽命。不幸的是，規格書中很少會有如此有價值的信息。
圖4：RECOM RCD-48用的是陶瓷電容（左）和競爭者用電解電容的產品（右）對比 認證 研發一個定制的LED驅動器，另一個重要方面就是認證。這是一個耗時且花費很高的過程，也常常因此而延緩了新產品的推出。 以下列表是從國際標準中選出的必須要符合的幾項： ●生態設計指令2009/125/EC ●WEEE指令2002/96/EC CE標志的規定尤其嚴格。要申請CE認證，制造商要確保該產品符合所有相關的標準和法規。雖然只是需要完成一張表格就能申請，但制造商必須明白，如果一個產品印有CE標志，他就有義務承擔所有保修和賠償責任。 有關AC/DC LED驅動器的一些特別注意事項 AD/DC LED驅動器的設計不僅比DC/DC LED驅動要復雜得多，而且對安全方面要求也更為嚴格。這是因為這些設備都是在SELV (安全特低電壓)范圍之外的。而這個問題，不僅僅只是指成品，同時也針對在電網電壓應用下的設計和測試過程。因而需要采取特別措施來保護用戶。 此外，AC/ DC LED驅動器必須符合特定的能源效率和質量法規和指令，如歐盟生態設計指令或能源之星規定。比如：功率為25W時，所提供的功率因數校正（PFC）必須大于0.9，這使得他們的設計會更為復雜。當然，這也就是說，開發和測試設備也必須符合更加嚴格的標準，包括功率分析儀，高精度電源和LED負載開關。對于額外的功能，如雙向可控硅調光，制造商需要任意波形發生器，來準確地模擬各種上升沿和下降沿的調光器的信號。從方塊圖（圖5）可以看到AC/DC LED驅動器測試中作為標準所需要的各個要素。
圖5：典型AC/DC驅動器測試方框圖 總之，通過內部開發AC/DC LED驅動器，對于擁有必要專業知識的制造商來說，只是一個選擇。而通常情況下，更加明智的做法是從一個現有的供應商處，購買已經是完整的，經過了測試和認證的產品。 |
