2013年3月出現很多與發光二極體（LED）相關的新聞事件，這并不是偶然，實際上是源自多年以來業界共同努力的累積以及眾多協同技術的突破，讓LED產品逐步被市場接受。

　　第一則新聞來自于科銳（Cree），這是一家知名的LED照明和半導體產品製造商。他們推出了一個顛覆傳統的LED燈泡系列，并且相信這系列的零售價位將提高其客戶的產品接受度。該公司聲稱新型Cree燈泡系列的設計壽命達25，000小時，零售價格為12.97美元，可用于取代60瓦（W）暖光照明白熾燈泡，其耗電相較于傳統白熾燈節省84%。此外，對于消費者來說更重要的是，Cree還聲稱如果把家中五個最頻繁使用的白熾燈泡更換為Cree的LED燈泡，消費者每年能節省的電費高達61美元（折合新臺幣約1，780元）。

　　不僅如此，Cree還進一步拓展行銷通路，讓家得寶（The Home Depot）連鎖店成為此類LED燈泡的獨家供貨管道，此舉可以確保一般大眾能夠在離家很近的地方購買這些LED燈泡，并能夠得到充足的供應來源。

　　第二則新聞則是著名的舊金山海灣大橋（San Francisco Bay Bridge）的懸掛區塊，在過去18個月裡，照明設計公司從橋塔和懸索的頂端到橋面共懸掛兩萬五千顆LED燈。該專案由一家名為Bay Lights的公司負責推動，該公司創立不斷變化和更替的演算法使LED照明充滿活力，該公司對每盞燈進行個別控制，讓其產生的照明圖案在2年的專案期內將是獨一無二。照明系統由飛利浦（Philips）子公司色彩動力（Color Kinetics）開發，其設計耗電較傳統（非LED型）解決方案減少85%。該專案由Philips Color Kinetics提供的專用LED是具有4，200K相關色溫的eW Flex SLX產品。

　　上述這兩個事件展現LED照明輸出（以每瓦流明（lm/W）來衡量）領域技術的進步，以及因LED燈泡安裝壽命長，所帶來的年度電能節省效果而帶來的商業性。

　　LED燈泡具多重優勢　逐步取代CFL/白熾燈泡

　　毫無疑問的，過去10幾年來，LED技術獲得了長足進展，其亮度更高、效率也愈來愈好、使用時間更長，同時成本亦不斷降低，這些都源自散熱、封裝和工藝的進步。與白熾燈泡不同的是，LED沒有燈絲，不會燒壞，并且是發出較冷的光。

　　大功率、高亮度（HB）LED輸出光已經超越關鍵里程碑100lm/W，有的製造商宣布在實驗室中已可製造大于230lm/W的輸出光。另一個優點是LED的使用壽命長，白色LED燈泡使用壽命至少是5萬小時，然而，白熾燈的壽命大約是1，000--2，000小時。

　　LED照明市場快速成長的主要塬因是LED照明耗電相對于傳統照明大幅度降低。與白熾燈照明相比，LED照明不到20%的用電量就能夠提供同樣的亮度（以流明表示）。正如表1所示，LED照明有很多優點，但是也有一些缺點。LED照明的優點包括使用壽命比白熾燈遠高出幾個層級，大幅度降低換燈泡的成本。 LED燈泡使用舊有的交流硅控整流器（Triode for Alternating Current， TRIAC）調光器便能夠調光，這也是LED燈泡一個很大的優勢，特別是在取代型燈泡應用中。

　　不僅如此，LED燈能夠即時點亮，不像節能螢光燈（CFL）需要預熱時間，而LED燈對功率週期不敏感，這也與節能螢光燈不同。最重要的是，LED照明裝置不含任何有害材料，所以不須要處理或棄置這些有害物質，而節能螢光燈則採用有害的水銀氣體才能工作。最后，LED燈泡可以實現非常小的外形封裝，而其他燈泡卻做不到。

　　以上種種因素造就LED燈泡可用在多種商業應用的優勢，例如工廠的頂棚照明、大橋和大樓的室外建筑照明，以及體育場和其他大型活動場地等照明應用。

　　選擇適用驅動IC　LED受損害風險降低

　　LED是一個電氣等效（Electrical Equivalent）的二極體，嚴格說來，它便是由電流驅動的元件。若以合適的電流驅動LED，即可獲得一定的發光效率（lm/W）。若供電電流過小，LED燈泡就無法提供全光輸出。對于單個LED燈泡而言，這看起來不是大問題，但是如果同時有很多LED燈泡串聯起來，在沒有均勻的電流支援下，輸出光將會有明顯的變化。

　　當然，LED燈泡還須要克服固有的正向電壓降，這與LED類型以及終端裝置的配置有關。對于白光LED，其正向電壓降大約是3.5伏特（V），但是在高溫時會大一些。結果顯示，LED正向電壓降與輸入電源有關。在不同的LED鏈配置下，例如，串聯（LED正向電壓降累積）、并聯（LED電流累積），或者串聯起來的多個并聯鏈（LED正向電壓和電流累積），LED正向電壓需要多種轉換架構，不過，這將會使整體電路更加復雜。

　　以上簡單敘述LED燈泡正常工作時需要什么條件，那么，如果出現對其工作或者驅動積體電路（IC）電流工作有不利影響的因素，結果會如何呢？

　　答案是，會對LED燈輸出亮度產生不利影響，甚至導致嚴重的后果。這些事件包括過壓（在開路LED事件時會出現）以及過電流事件（在短路或者重新插拔LED鏈時會出現）。當然，較差的散熱環境也會對LED燈使用壽命產生不利影響，因此，良好的散熱設計也非常關鍵。

　　這就顯示了哪些因素會損害LED，甚至導致LED及其驅動電路失效。在這些知識基礎上，照明系統設計人員應審慎考量LED燈泡設計技術，特別是LED驅動電路的元件選擇標準等，從而保護LED不受損害。以下詳述各大關鍵因素。

　　為LED提供穩定電流

　　LED驅動IC非常關鍵，因為該元件要面對各種各樣的輸入電源，隨著應用領域的不同，LED驅動IC設計也各不相同，以把輸入電源轉化成所需要的電壓和電流，實現最佳的LED性能。過壓或過流都會對LED使用壽命或光輸出造成不利影響，因此，電壓和電流越穩定，系統就越可靠。所以，±5%範圍內的穩壓和穩流有利于延長LED使用壽命，減少使用故障。

　　LED驅動電路須應對異常瞬變電壓

　　為保護LED不受過壓的影響，首先須要求LED驅動IC能夠處理比正常工作時更大的瞬變電壓。汽車應用環境是一個很好的實例，其負載突降時會達到42伏特，甚至更高。

　　保護LED不受過熱影響

　　LED照明裝置一般較小，沒有空間設置散熱片，甚至沒有風扇進行空氣對流散熱，因此，須要通過傳導來處理大部分散熱需求。業界在設計構思階段就須要考慮良好的散熱功能，在此，使用轉換效率非常高的LED驅動IC也會有很大的幫助。驅動IC轉換效率愈高，轉換的能量損失就愈小，產生的熱量也就愈少，因此，效率90%以上的LED驅動IC將有助于實現良好的散熱設計。

　　有助于散熱的另一個方法，是在LED中採用晶片內溫度感測器，如果由系統控制器來監視此溫度訊號，那么，控制器便可對系統總電流進行節流，從而減少熱量的產生。當然，這樣的代價是降低光輸出，但這會比整個系統失效好得多。故障狀態消失后，便可恢復正常工作。

　　最后，LED所採用的這些散熱方法也可以擴展應用到LED驅動IC，在整個系統層級採用這些方法也是個不錯的主意。

　　以下以業界高功率LED驅動IC（圖1）為例，其具有相當精密的降壓升壓LED控制器，無論輸入電壓高于、低于還是等于輸出電壓，驅動IC都能實現固定輸出電壓。另外，與復雜低效的單端初級電感轉換器（Single-ended Primary Inductor Converter， SEPIC）不同的是，此四路開關同步單電感架構不僅簡化了轉換器設計，而且還提高工作效率，從而降低熱耗。

　　圖1 使用高轉換效率LED驅動器的100瓦LED驅動電路，峰值效率高達98.5%

　　從圖1的100瓦照明驅動IC塬理圖可以看出，在整個輸入電壓範圍內，輸出電壓/電流達到33.3伏特/3安培（A）時的轉換效率高達96%。

　　該LED驅動IC的關鍵特性包括高達60伏特的寬廣輸入和輸出工作電壓範圍。為能夠在燈鏈上實現最佳和均勻的LED輸出光，該顆驅動IC還在線路、負載和溫度變化時，提供非常嚴格的±2%輸出電壓精度，以及±6%的LED電流精度和±6%輸入電流精度。

　　為方便使用，LED驅動IC使用者可採用脈衝寬度調變（PWM）或類比調光，而四路開關升降壓架構不僅實現模式之間的無縫轉換，而且，在所有的模式中帶給 LED的雜訊都非常低，包括VOUT接近于VIN的直通模式，這是很難做到的，尤其在這模式期間會出現負載瞬變事件。另外，為提高系統性能和可靠性，更提供輸入和輸出電流調節功能。此元件將應用于周圍溫度變化較大的環境中，因此，高階LED驅動IC更提供-40℃？+150℃之間的工作接面溫度範圍。

　　LED效率與其商業價格優勢相結合，使其提供超越許多照明應用的特性。本文一開始時提出的兩個例子，只是目前世界大量實際應用的一小部分，現在LED照明時代已經來臨。