在LED技術出現之前，大多數照明應用都是根據使用的燈泡類型及耗電量來定義，但LED改變此觀點。如今，同樣的基本固態技術適用於低、中、高功率照明應用，提供更高能效與更好的亮度。
在高功率細分市場，如螢光燈管、路燈與泛光照明(Flood Lighting)的標準嵌入式燈具，以及其他形式的戶外照明，可能節省大量的電力。當考量到連接的方便性與可調輸出位準時，LED照明的實務案例就很難被取代。由於高能效，大多數LED照明應用可以用在小於100W的功率級解決，這非常重要，因為會直接影響到所需的電源轉換器、LED控制器與LED驅動器的拓撲結構。
穩定電流為LED挑戰
基本上，除白熾燈泡(直接採用交流電源運行)以外，大多數燈都需要某種電源轉換。雖然LED照明採用正極或整流電源運行(Rectified Supply)，但其他大多數照明技術皆採用高壓/高頻的交流電源運行。因此通常有能量損失且能效低，但是對於同樣的亮度，LED消耗的功率要低得多，因此能夠採用低壓AC-DC電源。功率需求小於100W的燈通常採用單級返馳拓撲(Single-Stage Flyback Topology)。從交流轉換到直流電，同時提供恆定且穩定的電源，以減少閃爍，是從現有照明轉向LED的主要挑戰。
至少在短時間內，期許整個照明電路切換到直流電是不合理的，因此有必要為每個燈泡、燈具或嵌入式燈具開發轉換與驅動層級。最方便的方法，至少對使用者來說，是將這些元件整合到燈具中，或完美的整合到燈泡本身。
對於低於100W的應用，單級轉換器是最常見的拓撲結構(功率水準超過100W通常需要多級轉換器)。一個單級轉換器能涵蓋廣泛的應用，甚至是個別燈泡或打火機所需的極低功率。
在所有範例中常見的是需要提供功率因子校正(Power Factor Correction, PFC)與低總諧波失真率(Total Harmonic Distortion, THD)；這些因子現在都由政府立法，但實際標準可能因地區而異。取決於應用消耗的功率，PFC與THD是強制性的，許多製造商正關注替代方案，例如LED正取代省電燈泡(Compact Fluorescent Lamps, CFL)。這在現有的物理空間方面存在重大挑戰，因為所有的AC-DC轉換與LED控制器/驅動器功能都需要整合到通常只由燈泡本身占用的空間中(圖1)。
PSR簡化變壓器設計
由於空間限制與立法要求，LED內部功率轉換的首選拓撲是採用初級調節回授控制(Primary Side Regulation, PSR)的單級返馳轉換器。這能透過使用比次級調節回授控制拓撲更少的元件與更小的電容器來實現，半導體製造商現在提供一系列的元件來滿足此項需求。
PSR的一個優點是不需要任何次級端回饋，簡化變壓器的設計，毋須光電隔離。所採用的調節類型對於實現PFC與THD目標也很重要。為滿足要求，製造商正轉向非連續導通模式(Discontinuous Conduction Mode, DCM)。在這種模式下，儲存在變壓器中的電荷在交換電晶體(Switching Transistor)導通前完全耗盡，因此輸出二極體的電壓也達到零。這將造成沒有電流通過初級端或次級端的一段時間，即所謂的停滯時間(Dead Time)，因此這種返馳拓撲被命名為非連續。它的優點是整個二極體沒有損耗，在輸出功率較低的應用中，可以產生相對較小的變壓器。
但是，它容易受到漣波電流(Ripple Current)的影響，會導致損耗。
谷值切換(Valley Switching)是DCM的延伸，當輸出電壓的振鈴處於最低值時使電晶體導通。這發生在停滯時間(Dead Time)之初的第一次振盪(Oscillation)，此時將重新導通電晶體及重新啟動功率傳輸週期(Power Transfer Cycle)。這要求一個能夠檢測輸出電壓上振鈴的控制器，並在檢測到處於谷底時切換。它通常還需要能夠根據輸出功率需求改變切換時間；提前導通以滿足高需求，或者在需求低的情況下晚點切換。這種特性也被稱為電壓折返(Voltage Foldback)，改變切換頻率時能降低電磁干擾，同時，谷值切換也會由於可變的切換時間而導致更高的輸出漣波。
DCM和谷值切換的普遍替代方案是準共振(Quasi-Resonant, QR)模式，亦稱為臨界導通模式(Critical Conduction Mode, CRM)。在此模式下，當控制器檢測到輸出電壓上第一次振盪的底部時，電晶體導通，提供較低的切換損耗及所有模式中最高的效率，但使用QR/CrM實現好的PFC與THD是具挑戰性的。
LED驅動器開發有訣竅
NCL3038x是單級返馳降壓-升壓(Buck-Boost)轉換器，在QR/CrM模式下運作，為LED或LED燈串提供恆流與恆壓。然而，與其他QR/CrM控制器不同，NCL3038x提供更佳的PFC(>0.95)與較低的THD(<10%)。使得這些元件適用於任何有立法符合PFC與THD要求的地區。圖2展示NCL30386(帶調光)如何用於典型電路上。
該元件有效地在三種模式下運行：輸出負載超過80%時採用CrM，在負載低於80%時使用谷值模式，而在非常低的負載下可採用頻率返折(Frequency Foldback)。此靈活性有助於在所有條件下提供高能效與較佳的THD。NCL3038x還整合高壓(High Voltage, HV)啟動功能，以確保即使在非常低的負載下一致的啟動時間並維持運行。以高壓引腳動態調節操作，在運作期間達到較佳的PFC、THD與穩壓。
調光為智慧照明關鍵
調光是智慧LED照明的重要功能，亦是許多LED驅動器(包括NCL30386)支援的特性。通常運用類比電平設置光線輸出或脈寬調變(PWM)訊號來實現，而NCL30386皆支援(圖3)。
通常PWM的調光特性可能會由於PWM不運行而導致輸出電氣雜訊與閃爍，但使用NCL30386，輸出總是轉換為類比電平，無論透過類比輸入還是PWM訊號調光。NCL30386運用PWM能支援0%到100%的調光等級，運用類比輸入能支援0.5%到100%的調光等級。圖3顯示NCL30386的線性與二次輸出曲線。
輸出的形狀亦重要，通常是線性或二次曲線。前者提供確定性與定期的照明間隔水準，而後者往往被認為更自然。NCL30386提供線性與二次輸出，還有一個非調光版本：NCL30388。
LED照明因使用期限長、能效高等優點，正迅速成為幾乎所有照明應用的標準。然而，它有嚴格的PFC與THD要求，這可能因地區而異。與其他LED驅動器不同，NCL3038x採用QR/CrM模式提供高PFC、低THD與更簡單的變壓器設計，因為這些元件提供恆流與恆壓，還可提供冷啟動(Cold Start)功能，並作為輔助電源運行。在一系列負載下具備領先的THD與極佳的PFC，製造商能在廣泛的地區與市場採用單一且通用的平台，有效地應對這些立法要求。
