【導讀】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，被廣泛應用于各個領域。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)境感光設計以及智能模塊化已經成為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，被廣泛應用于各個領域。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)境感光設計以及智能模塊化已經成為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擁有比現(xiàn)有技術(白熾燈、鹵素燈和緊湊型熒光燈)更高的光效；預計未來幾年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(jié)能產業(yè)規(guī)劃》，規(guī)劃到2015年LED功能性照明產品市場占有率達20%以上，LED照明節(jié)能產業(yè)產值年增長30%左右，2015年產值達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；戶外及基礎設施(75W–250W)，如13,000lm的150W金鹵燈。
這些LED驅動器遇到了許多挑戰(zhàn)：能效至關重要，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；必須減少驅動器電子電路的構成材料來增加剩余空間；驅動器需要優(yōu)化，以配合不同照明及功率要求。
圖1：LED驅動器的挑戰(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(jù)環(huán)境光來調整亮度來省電、無線接口無須改變開關或線纜；省電技術以及便利及安全。但是，“智能”照明要求AC-DC LED驅動器IC的設計必須能夠輕易配合模擬及數(shù)字(PWM)調光；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
安森美半導體最新推出的的NCL30082 LED驅動器配備智能調光接口，能以單個控制引腳進行模擬調光、數(shù)字調光或同時模擬與數(shù)字調光，也能夠關閉驅動器，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(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。其設計提供了類似人眼的光響應，可針對熒光燈響應進行優(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(日光采集)來調光，因而節(jié)省能源；閉環(huán)控制LED光源可以調節(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節(jié)能夠節(jié)省及延長驅動器的使用壽命。
在安森美半導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、光學及模塊化/替代問題；驅動器可以集成或者外置，使專有方案轉向標準化(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成為LED光源發(fā)展的趨勢之一，至關重要的是根據(jù)LED選擇及設計來選擇能為同類燈泡替代應用使用的多種驅動器拓撲結構。另外，燈泡設計及系統(tǒng)成本受機械、光學設計及驅動器拓撲結構折中取舍的影響。
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