仅仅在美国，估计就有超过1亿5千万个白炽或卤素灯泡搭配的家用调光器直接利用桥接于市电下电源电压运作。 LED灯泡理想上应该要能安装于既有的插座，并在成本不会过高的情况下提供稳定、无闪烁和反光的照明体验，而固态照明产业至今仍在持续奋战，要让LED技术能快速适用于现有已安装的调光器。灯具必需与相位切换调光器（phase-cut dimmer）一起搭配运作，无论是TRIAC（交流矽控整流器，triode-alternating-current）或是数位调光器，以保持调光功能正常运作并提供自然的调光体验。

设计研发人员知道调光器相容性是个挑战，但是有些设计工程师可能不了解​​驱动器相容性和灯泡寿命之间的关联性。

TRIAC 调光器需要最小保持电流来正常运作，而这个保持电流会因不同的TRIAC调光器而有明显不同。为确保TRIAC广泛的相容性，LED灯泡就需汲取较驱动器本身操作所需更大的最小基本工作电流。大部分现有的固态照明LED驱动器会透过一个主动或被动分压电路来汲取较高的保持电流，而这会导致效率降低及产生过量的热，因而引发散热方面的问题。由于过量的热，灯泡可能得被封起来，此外，无论是主动或被动，分压电压都需要额外的元件，这就导致灯泡的成本及复杂度都会提高。理想的解决方案是要能够和几乎所有的调光器一起运作，且必需不增加额外元件，以降低系统成本及复杂度，同时又能改善灯泡效能及操作寿命。

消费者希望LED灯泡能相容于他们既有、已安装的调光器，所以，如果新型固态照明想要直接安装于这些插座上，就必需能够回溯相容于各种调光器，且它们必需提供出色的调光效能。既有的TRIAC和数位调光器只有一个共通点，就是它们的特性几无相似之处。这让LED驱动器的工作显得分外困难。不只是要无缝桥接既有的调光基础架构，还得要有效率的运作并提供灯泡的长寿命（至少25,000小时）。这是个困难的任务。

TRIAC装置需有最小电流让他们保持运作。这个「保持电流」 会因制造商的不同而有很大的不同。图一显示来自五种不同TRIAC的保持电流范例。电流的尖峰显示LED驱动器需自TRIAC汲取，以确保所有这五个TRIAC都能和此灯具设计共同运作的最小电流。白炽灯泡能与TRIAC一起运作得很好，这是因为它们是纯电阻性的，能汲取大量的电流，大到足以和市场上的任何TRIAC一起运作。

图一 : TRIAC保持电流的五种模式

在低相位角，由于电流汲取实在太低了，所以如果基本工作最小电流并不总是能够被满足，这会导致TRIAC失去功能、视觉闪烁或什至电压下降，而在试图变暗以维持低照明水准时，光输出会骤然停止。针对这个问题，现有的LED驱动器解决方案提供了一些不同的解决方案。其中之一是在输出使用被动分压电阻，自TRIAC输出持续汲取电流（图二），以确保 TRIAC总是能有足够电流来维持正常运作。这样的负载对于LED灯泡的效率会造成很大的影响，但是更严重的是，这会产生大量的热。 LED灯泡需要减少热的产生，这对于LED灯泡的长寿命而言是很关键的设计因素。 LED在高温下可以运作25,000-50,000小时，这不是问题，然而，这对电路中的其他元件而言就是完全不同的问题了。例如，大容量电解电容在高温下运作时，寿命会明显降低许多。操作温度每上升10°C，电解电容的寿命就会减少50%之多。由于外部元件的不耐高温，因此即使是LED灯泡里极少量的额外功耗，也会造成LED灯具寿命的缩短。

图二 : 被动及主动分压电路

第二种解决方案就是采用主动分压电路，如此可以动态汲取TRIAC的电流以维持运作（图二）。这其中的概念就是唯有在汲取自实体LED的电流太低时，才会启动分压电路。这种做法的好处就是能撤掉总是会消耗输入电流的被动负载，进一步提升效能并减少热能产生。然而，主动分压电路的控制是有难度的，而且要还得要使用大量外部元件才能完成，所以这种方法的代价昂贵。效率的确有所改善，但是主动分压电路的本质无异于被动分压电路：它还是保持汲取自TRIAC的最小电流，藉由消耗功率并产生热的方式来维持。即使功耗损失低于被动电路，但问题依然存在。热能的产生、大量的元件及电路的复杂度等，导致主动分压电路不符合期望。

相对于消耗必要电流以维持TRIAC正常运作，取而代之地，此问题的理想解决方案是使用此电路某处的电流，也就是有效循环利用分压电路的电流。要在类比电路做到这件事并不容易，但是数位控制技术就能实现复杂的动态控制方法，能够更有智慧地使用维持传统调光器正常运作所需的电力。

图三所示是一个典型的电路应用范例，这个非隔离型LED驱动电路采用Dialog Semiconductor提供的 iW3688。这个装置示范数位核心如何实现低成本解决方案，且拥有广泛的调光器相容性。

iW3688的核心技术是仅使用一个外部FET（场效应电晶体）就能执行多种功能。它使用单一相同的开关去维持TRIAC调光器的正常运作，以及为控制电路本身提供电力，如此能省下主磁心上的次级线圈。不再需要使用辅助线圈来供电给控制器本身，这让设计工程师得以针对非隔离型应用选择采用低成本的现成电感，而当此应用需使用隔离型方案时，设计人员可以采用标准型返驰变压器。相对于只是消耗额外电流以维持输入端TRIAC正常运作，取而代之地， iW3688可以实现输入电流的动态管理，如此一来， 为了保持TRIAC正常运作所需的任何额外电流，若还未被主功率转换级所汲取，则会被用于内部，而不只是以热能的形式被浪费掉。这些数位核心技术可以监测所有重要电压及电流，让控制器可以动态调节主功率FET于不同的工作模式以接受所有这些不同的任务。藉由除去被动或主动额外分压电路及磁性元件的辅助线圈，这样的架构可以大幅减少额外部元件，还能节省电力，更重要的是能减少热能产生，如此就不用采用昂贵的封闭做法，避免LED灯具成本因此上升。

图三 : iW3688数字LED驱动器具有TRIAC/数字调光器兼容性

随着每一代数位电源管理新技术的出现，功能都更为强大，而设计工程师也享有更多的自由，能做到以往在类比独大的世界中做不到的事。固态照明大幅受惠于数位技术，促使低成本灯具能直接安装于采用传统调光器的家庭环境中，为消费者带来自然、多样的调光体验。

（本文作者Hubie Notohamiprodjo 任职于Dialog Semiconductor固态照明产品行销协理）

注释

美国电器制造商协会（NEMA）。替代白炽灯的固态照明 – 最佳的调光方法（LSD 49-2010）。美国电器制造商协会（National Electronic Manufacturers Association, NEMA），固态照明及照明控制章节。