另一方面,LED 灯则是包含电子和机械零部件的一个复杂组合:LED、光扩散板、散热片和一个开关模式的电源 (SMPS),该电源可将 50Hz 至 60Hz 的交流电 (AC) 转换成适合 LED 使用的恒定直流电 (DC)。无需多费脑筋就能想到这会比白炽灯更贵 —— 而且贵得多。
当前的挑战是如何在不影响质量的前提下降低 LED 灯具的生产成本。LED 组件制造商正在尽自己的一份力量。每一代新型 LED 芯片的出现都使 LED 的发光效率有所提高。与此同时,LED 芯片的价格却在下降。更低的功耗即可发出同样的光量,这意味着 LED 中被转化成热量浪费掉的能量减少了。次要影响是,更高效的 LED 还可降低散热要求,减小灯具内热管理所需的导热材料体积。更少的材料意味着更少的成本。最后是 LED 灯具电子产品。而今,要把电源 AC 电流转化为 LED 所需要的恒定 DC 电流,可用 SMPS 来实现。常见的拓扑结构有反激式结构和降压式机构。图 2 展示了一个简化的降压 SMPS。基本元件包括:一个整流器、能贴片电感器制造商量缓冲级器件、一个电感器、一个 MOSFET 和一个由脉冲宽度调制器 (PWM) 组成的 IC。对于低功率级应用,可将 PWM 和 MOSFET 组合成一个单一的 IC 封装,以减小体积从而节省空间。为基于 LED 的灯具设计一个合适的 SMPS 要考虑的一些因素包括:功率因数 (PF)、低总谐波失真 (THD)、低电磁干扰 (EMI) 和相位调光能力。
图 2:AC/DC 降压式 LED 驱动器。
制作插件电感器厂与传统墙壁调光器兼容的 LED 灯具大大增加了复杂性。在 LED 灯具出现及被使用之前,很少有 SMPS 需要在比其额定 AC 电压低10% 至 20% 以上的条件下工作。但在可调光 LED 灯具中,SMPS 的工作电压范围则要从接近零电压直到全电压,并且要模仿传统白炽灯所出现的亮度变化来工作。这些挑战是许多应用手册、文章和会议论文的主题。但从根本上说,该问题可概括为如何用类似电阻的电子元件解决方案取代电阻式灯丝。