以低價的傳統驅動器用於LED燈泡上，無法提供真正令人滿意的調光效能、節能效率以及可靠度。現在，以數位控制即能免除使用功率損失的洩流（bleeder）電阻，並與既有的消費者家中的triac（交流矽控整流器）調光器搭配。

打造高效、舒適的照明環境

配備調光器的室內照明設備已經日益普遍，它不僅能節省能源與降低電費，而且還能為消費者帶來舒適與便利。針對節能LED照明，若從效率角度來看，或許調光並不是主要。但是，消費者期望能簡單的把新的替代燈泡插入標準燈座中，就能利用既有的調光器打造出舒適及可調適的照明環境。

標準的triac 式相切（phase-cut）調光器是專為驅動白熾燈泡的電阻型負載所設計。但是要驅動電容負載或LED燈泡的電流來源時，它們會無法正確運作。此問題的核心在於，triacs需要最小的導通電流才能保持啟用狀態。白熾燈隨時都能汲取足夠的電流，但是LED電路為滿足最大調光範圍在低相角時所汲取，而能滿足最大調光所需的極低電流，卻會導致triac 啟動（misfire）。因此，當調光到很暗時，燈光可能會閃爍不停或突然不亮。LED替換燈泡的製造商需要一套具成本效益的解決方案來克服這個問題，才能降低消費者因對照明效果不滿意而退貨的比例。

目前市場上因有各種不同的調光器設計，增加了解決此問題的複雜性。除了不同模式triac所需的最低電流各有差異之外，亦有切相於電壓相位的前緣（leading edge）或後緣（trailing edge）之不同。這些差異對白熾燈的效能沒有影響，卻會使LED驅動器無法正常運作。此外，市場上也有利用數位電源管理技術的智慧型調光器。

圖1所示為目前市場上常用的五種triac式調光器，以及它們各自所需的最小負載電流。圖中的尖波電流代表LED驅動器需要從triac汲取的最小值，以確保不管使用哪一種調光器，都能正常運作。

圖1 : 五種不同調光器的triac保持電流

洩流電路讓電流保持流動

利用被動式洩流電路有兩個缺點。由於電流會持續通過電阻，因此會減損使用LED技術所帶來的效率優勢。而且，更重要的是燈泡在使用期間的熱散逸效應。因為LED燈必須在現行工業標準的狹小空間中使用，因此熱能管理至關重要。LED晶粒本身能夠在高溫下保持25,000到50,000個小時的使用壽命。但是，像是大型電解電容等相關元件卻對操作溫度非常敏感。操作溫度每升高10度，電解電容的使用壽命就會降低50%，大幅縮短LED燈泡的有效使用壽命。為了達到滿意的使用期限，製造商需要保護脆弱的元件，例如採用灌膠（potting）製程，但終端產品的成本又會隨之提高。

減少洩流電路的能源耗損

圖2所示的主動式洩流電路，能減少效率損失與溫度增加。與被動式洩流電路不同，主動式電路只會在LED電流太低時才會汲取電流，讓triac保持在開啟狀態。這能避免被動式電路造成的功率持續，因此能提升效率並減少熱散逸。另一方面，主動式洩流電路不容易控制，而且需要較多的外部元件，整體的成本增加。此外，雖然主動式洩流電路散失的功率比被動式電路少，但道理是一樣的：任意散失的能量都會減損LED照明所號稱的效率優勢。

圖2 : 主動式洩流電路只有在需要時才汲取電流，但需要額外元件而且難以控制

數位控制的優點

更令人滿意的做法是讓洩流電流回流，而不是任能量以熱散逸的形式流失。但這在類比領域並不容易達成。然而，數位技術可實現複雜的動態控制原理，更智慧的使用所需能源，讓既有的調光器正確運作。

此外，傳統的triac 調光器運行，除了要避免閃爍以外，一個良好的LED驅動器還必須能消除於AC週期的尖波電流（inrush current），以避免瞬間的過載，並最小化交流電源與內部磁性元件間互動引起的聲音雜訊，以符合功率因素和雜訊（電磁干擾EMI）的規範標準。同時必須盡可能的與各種類型的調光器相容。

圖3所示為利用Dialog半導體 iW3688控制器建置的非隔離型（non-isolated）LED驅動器電路的典型應用。控制器中有一顆數位核心，可作為與多種triac調光器相容的低成本解決方案。

圖3 : 採用iW3688控制器建置的整流器、電流控制與LED驅動器電路

如圖所示，此電路只採用了一顆外部MOSFET作為主開關。這樣的設計可行是因為驅動器IC使用了該主開關使triac調光器保持正常運作，並為控制電路提供電源。這同時免除了對主磁芯次級繞組的需求（其功能正是為控制器供電）。這樣一來，設計人員多了一個選項，能利用低成本、現成的電感設計非隔離式應用，或利用標準的返馳式變壓器完成隔離的應用。此架構有助於減少元件數量、節省能源、並將熱量散失降至最低，因而能降低熱能管理的成本。

iW3688 IC的數位電路能監控相關的電壓與電流，讓控制器動態調節其主開關，以達到所需的調光等級，並讓triac在所有條件下正常運作。任何triac為保持運作所需的保持電流，在主要的電源轉換階段並不會被汲取，而是在內部使用，因此不會造成熱量。

這款IC還整合了智慧功能，能夠偵測調光器類型，並動態調整阻抗。這讓元件能與大多數的標準triac調光器共同運作，LED亮度最低並可調到最大調光量的1%。而先前的驅動器電路，通常無法支援低於5%或甚至10%的調光。

結論

節能照明的終端使用者期望能從現有的照明技術完全無縫移轉到LED替代方案。這需要LED燈泡能符合現行的業界標準外型尺寸，與既有的triac調光器正確搭配，並且達到最高的能源效率與可靠度。與此同時，新技術必須能以極具競爭力的價格供應。

相較於傳統的類比電路與電阻式洩流電路，數位驅動器控制技術提供了優異的解決方案，協助製造商滿足消費者的高度期望。（本文作者Liang Yan為Dialog Semiconductor行銷總監）