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照明用LED驅(qū)動芯片的技術(shù)趨勢

作者:佚名    文章來源:本站原創(chuàng)    點擊數(shù):    更新時間:2012-11-21

  隨著LED 的進(jìn)一步發(fā)展,其效用或從電源產(chǎn)生光輸出的能力只會繼續(xù)提高。其次,LED 照明具有環(huán)保的特點,不需要處理、暴露和棄置于冷陰極熒光燈(CCFL)中常見的有毒水銀蒸氣。最后,白熾燈泡在使用約1000 小時以后,常常需要更換,而熒光燈可以持續(xù)使用長達(dá) 1 萬小時。不過,與 LED 照明可提供超過 10 萬小時的壽命相比,這些數(shù)字就相形見絀了。

  散熱、可靠性和安規(guī)需要重點考慮

  眾所周知,LED驅(qū)動模塊工作環(huán)境溫度較高,且模塊散熱條件較差,從而導(dǎo)致LED驅(qū)動電路一直在較高溫度下工作,這會導(dǎo)致LED應(yīng)用可靠性降低、使用壽命縮短等一系列問題,因此散熱不得不重點考慮;可靠性和安規(guī)是很容易被有意忽略的部分,尤其是在強(qiáng)制執(zhí)行相關(guān)規(guī)定前,為了降低成本,部分LED照明廠商會省略可靠性和安規(guī)方面電路;但這恰恰是LED照明產(chǎn)業(yè)能否長久發(fā)展的根本,也是LED驅(qū)動芯片廠商設(shè)計能力的體現(xiàn),不同的芯片廠商提供的方案,增加這部分電路增加的成本差別很大。

  臺灣的聚積科技股份有限公司產(chǎn)品總監(jiān)俞仲威認(rèn)為應(yīng)注意到標(biāo)準(zhǔn)化成形的趨勢,如美國能源之星及日本PSE規(guī)范。此外, 調(diào)光功能越來越受重視, 例如傳統(tǒng)的可控硅調(diào)光,1~10V調(diào)光,以及DALI調(diào)光。最后,就是針對解決散熱問題所衍生出對驅(qū)動方案的要求,除了成本的考慮,更輕量化的要求,同時也必須兼顧更好的電氣特性(效率、功率因數(shù)、電磁干擾、 輸出紋波等)。

  LED需要豐富的電源轉(zhuǎn)換與驅(qū)動方案

  安森美半導(dǎo)體照明市場技術(shù)行銷經(jīng)理林志彥表示,LED本質(zhì)上是低壓器件,根據(jù)色彩及電流的不同,其正向壓降可能在2 ~4.5 V之間變化,而且LED需要以恒流來驅(qū)動,從而確保提供所要求的發(fā)光強(qiáng)度和色彩。與此同時,LED應(yīng)用多種多樣,需要采用不同的電源來供電,如高壓AC-DC、中等電壓DC-DC以及低壓DC-DC等。

  這就要求根據(jù)具體應(yīng)用要求,采用適合的電源轉(zhuǎn)換及LED驅(qū)動方案來驅(qū)動LED,如開關(guān)型驅(qū)動器、線性驅(qū)動器、線性恒流穩(wěn)流器(CCR),以及高壓開關(guān)電源方案、功率因數(shù)校正(PFC)控制器,甚至是新穎的照明管理集成電路(LMIC),以配合具體應(yīng)用需求,提供高能效及高可靠性,幫助發(fā)揮LED的長壽命優(yōu)勢。

  聚積科技也認(rèn)為市場已不盲目追求“一次滿足”的方案,而是了解到各項特性之間存在著沖突,比如傳統(tǒng)單級輸出架構(gòu)下,功率因數(shù)與輸出紋波無法同時優(yōu)化而必須做出妥協(xié)。因此,聚積科技的策略是針對客戶不同需求提出不同的解決方案。以架構(gòu)而言,在市場近年來片面傾向隔離式方案時,聚積認(rèn)為不能忽略非隔離式架構(gòu)在特定應(yīng)用上無可取代的優(yōu)勢,因此仍持續(xù)開發(fā)出多樣性的產(chǎn)品。目前除了主動功率因數(shù)校正產(chǎn)品、可控硅調(diào)光及四段調(diào)光產(chǎn)品已順利服役外,聚積也積極地朝向更高性價比的方案 努力。

  離線式電源驅(qū)動促進(jìn)應(yīng)用

  凌力爾特公司電源產(chǎn)品部產(chǎn)品市場總監(jiān)Tony Armstrong稱,特別是在驅(qū)動HB (高亮度) LED的場合,通過運(yùn)用一種滿足輸入電壓范圍以及所需輸出電壓和電流要求的轉(zhuǎn)換拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),凌力爾特的 LED 驅(qū)動器 IC 能夠提供適合諸多不同類型 LED 配置的足夠電流和電壓。

  具體來看,僅用離線式電源驅(qū)動LED就可使應(yīng)用呈指數(shù)性地飛速增長,因為不管是商用建筑還是居民住宅中,這種形式的電源都可以非常便利地得到。雖然 LED 燈的更換附屬裝置相對簡單,最終用戶很容易安裝,但是對 LED 驅(qū)動器 IC 的新要求卻極大地提高了。由于 LED 需要一個良好調(diào)節(jié)的恒定電流源以提供恒定的光輸出,所以用 AC 輸入電源為 LED 供電需要采取一些特殊的設(shè)計方法,要滿足一些非常特別的設(shè)計需求。為此,凌力爾特近期推出了一款創(chuàng)新的離線式單級有源功率因數(shù)校正 (PFC) 隔離型反激式 LED 控制器,即 LT3799。

  兼容性和集成控制成亮點

  Marvell 綠色能源部營銷總監(jiān)Lance Zheng指出,2011年, 整個照明市場的增長超過了40%, 2012年成為LED市場起飛的關(guān)鍵年。 兼容性和集成控制將成為技術(shù)發(fā)展的兩大亮點。

  首先是兼容性,現(xiàn)有的照明架構(gòu)基于傳統(tǒng)的照明技術(shù),比如白熾燈技術(shù)。由于空間受限,如要替換這些燈泡和配置,LED燈需要采用相同規(guī)格的燈泡,以便和照明控制設(shè)備(例如已經(jīng)配置的TRIAC調(diào)光器)相匹配。為了應(yīng)對這個問題,燈泡內(nèi)的驅(qū)動電路板面積就需要減小,同時要與各種調(diào)光器兼容。

  其次是集成控制功能。通過很低的成本,為LED驅(qū)動電路增加無線控制技術(shù)即可帶來全新特性,例如色溫調(diào)節(jié)、模式照明、場景控制等。這些很酷的特性基于LED技術(shù),有助于增加用戶對LED照明技術(shù)的接受度。

  感知照明時代即將來臨

  奧地利微電子傳感驅(qū)動照明部門總監(jiān)Sajol Ghoshal指出,推動LED照明技術(shù)不斷向前發(fā)展的主要因素是法規(guī)。目前,建造新的電廠已經(jīng)變得非常昂貴,因此未來十年里,世界各地的政府都在尋求顯著降低能源消耗的良方。一棟建筑物中,相當(dāng)高比例的能源消耗來自于照明。因此,強(qiáng)制降低能源消耗的新法規(guī)將影響照明系統(tǒng)的設(shè)計和安裝應(yīng)用。歐盟正在計劃逐步淘汰低效的燈泡,也已經(jīng)針對商業(yè)照明制定條例規(guī)定。

  從歷史上來看,照明是一個粗糙控制的電負(fù)載,用一個簡單的開關(guān)手動控制,可以進(jìn)一步精細(xì)化控制。例如美國加州議會法案32法規(guī),要求建筑物到2018年減少一半的能源消耗。其他建筑法規(guī),例如加州Title 24對此甚至提出了更具體的要求,諸如要求通過窗戶和天窗實施日光捕捉以降低能耗,以及要求建筑物配備自動照明控制系統(tǒng)。目前,低成本的被動式紅外線探測器已很少用于房間內(nèi)。通過建筑系統(tǒng)控制照明能大大降低能源消耗,為用戶帶來高度優(yōu)化的照明從而提高舒適度體驗,從這方面來看,顯然還有很長一段路要走。

  因此,利用LED電源及靈活的優(yōu)勢,在下一代照明系統(tǒng)中實現(xiàn)照明控制將是主要趨勢。該方案可以使照明系統(tǒng)能根據(jù)環(huán)境變化調(diào)整LED自身的亮度和色彩以配合環(huán)境需求,例如當(dāng)房間內(nèi)有足夠的日光或房間長時間無人時,該方法就可自動地減少大量能耗。

  智能調(diào)光方案

  NXP半導(dǎo)體也是智能調(diào)光的積極推動者。其大中華區(qū)照明產(chǎn)品市場經(jīng)理張偉超介紹道,對于LED照明驅(qū)動器廠商,設(shè)計的方案需要更大限度地提升性能,包括PFC、THD、效率、輸出恒流精度等關(guān)鍵性能,同時減少電路板空間需求,降低設(shè)計復(fù)雜性和系統(tǒng)成本。同時,隨著LED住宅和商業(yè)照明應(yīng)用的發(fā)展,調(diào)光的需求增大,但白熾燈用到的可控硅調(diào)光仍然會存在,所以驅(qū)動IC的架構(gòu)設(shè)計中需要面對更廣泛的調(diào)光兼容性問題。

  同時未來照明方案趨向于更智能的調(diào)光,考慮節(jié)能的因素,在照明領(lǐng)域最大的突破是改進(jìn)照明的應(yīng)用模式,即智能化,無線照明控制,或者“智能照明”。智能照明標(biāo)志著我們與光的關(guān)系發(fā)生了根本的變化——無論在家、辦公室,甚至室外。用一個安全、小型、低成本的方案,將無線IP與高能效照明技術(shù)聯(lián)系在一起,可以轉(zhuǎn)換我們的設(shè)計、控制和管理照明的方式。對于有IP地址的每個燈泡,這個完整的硬件/軟件方案可以實現(xiàn)IP間的連接,這樣就可以建立一個通過如智能手機(jī)、平板電腦和個人電腦等很容易控制的先進(jìn)的照明系統(tǒng)。

  智能照明網(wǎng)絡(luò),包括了燈、開關(guān)、傳感器、遠(yuǎn)程控制,以及可選的通過智能手機(jī)、平板電腦和個人電腦的網(wǎng)管實現(xiàn)的IP控制方式。這些燈可以通過基于6LoWPAN的JenNet-IP堆棧協(xié)議實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)IP控制。

  相比傳統(tǒng)控制方案更優(yōu)越的是,JenNet-IP SW堆棧允許系統(tǒng)通過智能手機(jī)、平板電腦和個人電腦來控制。這些功能可以通過低成本的網(wǎng)關(guān)實現(xiàn),既可以通過互聯(lián)網(wǎng)也可以通過局域網(wǎng)(LAN)來控制。芯片iCFL或iSSL的方案適用于從家庭用戶到具有管理系統(tǒng)的專業(yè)用戶。

Tags:LED,LED電源,技術(shù)  
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