【導(dǎo)讀】LED照明以其光效高、能耗低、壽命長、光衰小等優(yōu)點，逐步取代白熾燈，被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。隨著時間推移，市場也對LED提出了新的挑戰(zhàn)，智能照明、環(huán)境感光設(shè)計以及智能模塊化已經(jīng)成為LED發(fā)展的主流趨勢。
LED照明以其光效高、能耗低、壽命長、光衰小等優(yōu)點，逐步取代白熾燈，被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。隨著時間推移，市場也對LED提出了新的挑戰(zhàn)，智能照明、環(huán)境感光設(shè)計以及智能模塊化已經(jīng)成為LED發(fā)展的主流趨勢。
LED照明的進展及中國政策動向
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(xiàn)有技術(shù)(白熾燈、鹵素燈和緊湊型熒光燈)更高的光效；預(yù)計未來幾年LED成本將持續(xù)下降，可降低LED燈泡及燈具的成本；與2010年的研究相比，LED價格已經(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(dǎo)體照明節(jié)能產(chǎn)業(yè)規(guī)劃》，規(guī)劃到2015年LED功能性照明產(chǎn)品市場占有率達20%以上，LED照明節(jié)能產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值年增長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(qū)動器的挑戰(zhàn)
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T8燈管；戶外及基礎(chǔ)設(shè)施(75W–250W)，如13,000lm的150W金鹵燈。
這些LED驅(qū)動器遇到了許多挑戰(zhàn)：能效至關(guān)重要，因為固定燈泡形狀可導(dǎo)致散熱受限；燈泡內(nèi)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(qū)動器電子電路的構(gòu)成材料來增加剩余空間；驅(qū)動器需要優(yōu)化，以配合不同照明及功率要求。
圖1：LED驅(qū)動器的挑戰(zhàn)
LED“智能照明”透視
此外，LED的特性決定了可以實現(xiàn)“智能照明”的優(yōu)勢，因為LED易于控制及調(diào)光；電子電路可增加多種新功能，如內(nèi)置占用情況(occupancy)傳感器、根據(jù)環(huán)境光來調(diào)整亮度來省電、無線接口無須改變開關(guān)或線纜；省電技術(shù)以及便利及安全。但是，“智能”照明要求AC-DC LED驅(qū)動器IC的設(shè)計必須能夠輕易配合模擬及數(shù)字(PWM)調(diào)光；采用低能耗無線接口，如IrDA紅外、ZigBee及低能耗藍牙(Bluetooth LE)；無線控制標準就位，如ZigBee Light Link；易于使用器件來測量環(huán)境光，并檢測人類活動(如使用無源紅外傳感器)。
圖2：“智能照明”優(yōu)勢
安森美半導(dǎo)體最新推出的的NCL30082 LED驅(qū)動器配備智能調(diào)光接口，能以單個控制引腳進行模擬調(diào)光、數(shù)字調(diào)光或同時模擬與數(shù)字調(diào)光，也能夠關(guān)閉驅(qū)動器，易于連接模擬傳感器或MCU通用輸入/輸出端口(GPIO)，寬調(diào)光范圍為0-100%。
圖3：智能調(diào)光
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用于調(diào)光控制的傳感器是占用情況傳感器，能確定照明區(qū)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(shù)典型傳感器使用無源紅外檢測器，其它傳感器選擇包括超聲波及運動傳感器。硅光傳感器能用于多種應(yīng)用，測量環(huán)境光來采集日光。光傳感器也可用于通過感測燈具光輸出來控制LED照明。其原理是采用無源紅外(IR)系統(tǒng)來檢測是否存在受體。
圖4：無源紅外（IR）系統(tǒng)
利用環(huán)境光傳感器(ALS)可對光敏感的硅光電二極管區(qū)域進行信號處理及控制，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)采用帶有光窗的專門表面貼裝封裝，可以定制光濾波器來優(yōu)化針對特定波長或色溫的光響應(yīng)。其設(shè)計提供了類似人眼的光響應(yīng)，可針對熒光燈響應(yīng)進行優(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外(黃昏/黎明)以及室內(nèi)(日光采集)來調(diào)光，因而節(jié)省能源；閉環(huán)控制LED光源可以調(diào)節(jié)不同的溫度及時間條件下的特定光輸出；帶LED輸出光反饋的恒定光輸出調(diào)節(jié)能夠節(jié)省及延長驅(qū)動器的使用壽命。
在安森美半導(dǎo)體和其它廠商的努力下，智能燈泡及LED模塊即將出現(xiàn)。傳統(tǒng)“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/替代問題；驅(qū)動器可以集成或者外置，使專有方案轉(zhuǎn)向標準化(Zhaga)。
由于國際和國內(nèi)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(shè)計以及智能模塊化已經(jīng)成為LED光源發(fā)展的趨勢之一，至關(guān)重要的是根據(jù)LED選擇及設(shè)計來選擇能為同類燈泡替代應(yīng)用使用的多種驅(qū)動器拓撲結(jié)構(gòu)。另外，燈泡設(shè)計及系統(tǒng)成本受機械、光學(xué)設(shè)計及驅(qū)動器拓撲結(jié)構(gòu)折中取舍的影響。
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