【導讀】LED照明以其光效高、能耗低、壽命長(cháng)、光衰小等優(yōu)點(diǎn)，逐步取代白熾燈，被廣泛應用于各個(gè)領(lǐng)域。隨著(zhù)時(shí)間推移，市場(chǎng)也對LED提出了新的挑戰，智能照明、環(huán)境感光設計以及智能模塊化已經(jīng)成為L(cháng)ED發(fā)展的主流趨勢。
LED照明以其光效高、能耗低、壽命長(cháng)、光衰小等優(yōu)點(diǎn)，逐步取代白熾燈，被廣泛應用于各個(gè)領(lǐng)域。隨著(zhù)時(shí)間推移，市場(chǎng)也對LED提出了新的挑戰，智能照明、環(huán)境感光設計以及智能模塊化已經(jīng)成為L(cháng)ED發(fā)展的主流趨勢。
LED照明的進(jìn)展及中國政策動(dòng)向
目前，LED的特性得到了大幅改善，LED筒燈和改裝燈泡已經(jīng)擁有比現有技術(shù)(白熾燈、鹵素燈和緊湊型熒光燈)更高的光效；預計未來(lái)幾年LED成本將持續下降，可降低LED燈泡及燈具的成本；與2010年的研究相比，LED價(jià)格已經(jīng)加速下降(每年下降13%至24%)。
在政策方面，許多國家出臺政策鼓勵LED照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展。例如，中國國家發(fā)改委近期發(fā)布了《半導體照明節能產(chǎn)業(yè)規劃》，規劃到2015年LED功能性照明產(chǎn)品市場(chǎng)占有率達20%以上，LED照明節能產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值年增長(cháng)30%左右，2015年產(chǎn)值達4,500億人民幣(720億美元)；而且，到2015年60W以上普通照明用白熾燈泡將全部淘汰。
通用照明LED驅動(dòng)器的挑戰
通用照明功率范圍寬，LED通用照明包括：住宅(3W–15W)，如800lm的60WA-19燈泡；商業(yè)及建筑物裝飾照明(15W–75W)，如2,800 lm的4英尺長(cháng)T8燈管；戶(hù)外及基礎設施(75W–250W)，如13,000lm的150W金鹵燈。
這些LED驅動(dòng)器遇到了許多挑戰：能效至關(guān)重要，因為固定燈泡形狀可導致散熱受限；燈泡內的空間有限，需要更大散熱片面積的較大功率燈泡尤為如此；LED正在迅速變化，有了眾多的選擇；必須減少驅動(dòng)器電子電路的構成材料來(lái)增加剩余空間；驅動(dòng)器需要優(yōu)化，以配合不同照明及功率要求。
圖1：LED驅動(dòng)器的挑戰
LED“智能照明”透視
此外，LED的特性決定了可以實(shí)現“智能照明”的優(yōu)勢，因為L(cháng)ED易于控制及調光；電子電路可增加多種新功能，如內置占用情況(occupancy)傳感器、根據環(huán)境光來(lái)調整亮度來(lái)省電、無(wú)線(xiàn)接口無(wú)須改變開(kāi)關(guān)或線(xiàn)纜；省電技術(shù)以及便利及安全。但是，“智能”照明要求AC-DC LED驅動(dòng)器IC的設計必須能夠輕易配合模擬及數字(PWM)調光；采用低能耗無(wú)線(xiàn)接口，如IrDA紅外、ZigBee及低能耗藍牙(Bluetooth LE)；無(wú)線(xiàn)控制標準就位，如ZigBee Light Link；易于使用器件來(lái)測量環(huán)境光，并檢測人類(lèi)活動(dòng)(如使用無(wú)源紅外傳感器)。
圖2：“智能照明”優(yōu)勢
安森美半導體最新推出的的NCL30082 LED驅動(dòng)器配備智能調光接口，能以單個(gè)控制引腳進(jìn)行模擬調光、數字調光或同時(shí)模擬與數字調光，也能夠關(guān)閉驅動(dòng)器，易于連接模擬傳感器或MCU通用輸入/輸出端口(GPIO)，寬調光范圍為0-100%。
圖3：智能調光
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用于調光控制的傳感器是占用情況傳感器，能確定照明區域是否有人，用于房間入口或出口的省電、安全照明控制。大多數典型傳感器使用無(wú)源紅外檢測器，其它傳感器選擇包括超聲波及運動(dòng)傳感器。硅光傳感器能用于多種應用，測量環(huán)境光來(lái)采集日光。光傳感器也可用于通過(guò)感測燈具光輸出來(lái)控制LED照明。其原理是采用無(wú)源紅外(IR)系統來(lái)檢測是否存在受體。
圖4：無(wú)源紅外（IR）系統
利用環(huán)境光傳感器(ALS)可對光敏感的硅光電二極管區域進(jìn)行信號處理及控制，模擬或串行通信接口(I2C或SPI)及中斷MCU連接。
圖5：環(huán)境光傳感器的作用
環(huán)境光傳感器技術(shù)采用帶有光窗的專(zhuān)門(mén)表面貼裝封裝，可以定制光濾波器來(lái)優(yōu)化針對特定波長(cháng)或色溫的光響應。其設計提供了類(lèi)似人眼的光響應，可針對熒光燈響應進(jìn)行優(yōu)化，濾除50/60Hz紋波。
在“智能照明”中，環(huán)境光傳感器可以配合戶(hù)外(黃昏/黎明)以及室內(日光采集)來(lái)調光，因而節省能源；閉環(huán)控制LED光源可以調節不同的溫度及時(shí)間條件下的特定光輸出；帶LED輸出光反饋的恒定光輸出調節能夠節省及延長(cháng)驅動(dòng)器的使用壽命。
在安森美半導體和其它廠(chǎng)商的努力下，智能燈泡及LED模塊即將出現。傳統“插座”限制了LED的優(yōu)勢，新方案能解決熱管理、光學(xué)及模塊化/替代問(wèn)題；驅動(dòng)器可以集成或者外置，使專(zhuān)有方案轉向標準化(Zhaga)。
由于國際和國內對LED的巨大需求，LED照明也正在飛速發(fā)展，智能照明、環(huán)境感光設計以及智能模塊化已經(jīng)成為L(cháng)ED光源發(fā)展的趨勢之一，至關(guān)重要的是根據LED選擇及設計來(lái)選擇能為同類(lèi)燈泡替代應用使用的多種驅動(dòng)器拓撲結構。另外，燈泡設計及系統成本受機械、光學(xué)設計及驅動(dòng)器拓撲結構折中取舍的影響。
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