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[導(dǎo)讀]據(jù)統(tǒng)計(jì),有高達(dá)20%至22%的電能用于照明。提高照明應(yīng)用的能源使用效率乃至進(jìn)一步降低其能源消耗,有助于減少二氧化碳排放,造就更加綠色環(huán)保的世界。因此,高能效照明正在成為業(yè)界競逐的一個(gè)焦點(diǎn)?! 〈蠊β蕝^(qū)域照明

據(jù)統(tǒng)計(jì),有高達(dá)20%至22%的電能用于照明。提高照明應(yīng)用的能源使用效率乃至進(jìn)一步降低其能源消耗,有助于減少二氧化碳排放,造就更加綠色環(huán)保的世界。因此,高能效照明正在成為業(yè)界競逐的一個(gè)焦點(diǎn)。

  大功率區(qū)域照明存在不少挑戰(zhàn),如燈具可能難以接近、光源發(fā)生故障時(shí)可能帶來安全問題、戶外存在多種極端環(huán)境條件等。此外,不容忽視的是,應(yīng)用于大功率區(qū)域照明的現(xiàn)有光源(如金屬鹵素?zé)?、高壓鈉燈、線性熒光燈及緊湊型熒光燈)存在著不少局限,如高壓鈉燈的顯色性差(CRI約為22),金屬鹵素?zé)舻牡湫蜔艟邠p耗較高(40%)且其從啟動(dòng)到發(fā)光至完整亮度經(jīng)歷的時(shí)間可能長達(dá)10分鐘,線性熒光燈的冷溫度性能差,緊湊型熒光燈的啟動(dòng)速度也較慢。

  另一方面,隨著高亮度白光發(fā)光二極管(LED)在性能和成本等方面持續(xù)改進(jìn),越來越多地用于大功率區(qū)域照明,并提供傳統(tǒng)光源不具備的優(yōu)勢,如發(fā)出每流明光所消耗的電能更少、方向控制性更好、色彩質(zhì)量更佳、環(huán)保,并且其開啟和關(guān)閉能夠更方便地控制,便于自動(dòng)檢測環(huán)境光從而改變亮度;此外,LED的可靠性也更佳,利于降低維護(hù)成本及總體擁有成本。
 

  LED區(qū)域照明應(yīng)用要求

  LED驅(qū)動(dòng)器的主要功能就是在多種條件下限流,并要保護(hù)LED免受浪涌及其它故障條件影響,以及提供某種等級的安全性,避免(電氣和/或機(jī)械方式的)震動(dòng)及著火。對于區(qū)域照明應(yīng)用而言,室外環(huán)境會(huì)給LED驅(qū)動(dòng)器帶來溫度挑戰(zhàn),且可能需要承受277 Vac、347 Vac或者甚至480 Vac等比標(biāo)準(zhǔn)電壓更高的交流輸入電壓。

  區(qū)域照明應(yīng)用的LED驅(qū)動(dòng)器可能還需要符合某些有關(guān)功率因數(shù)或諧波含量的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。如歐盟的國際電工聯(lián)盟(IEC)的IEC61000-3-2標(biāo)準(zhǔn)對功率超過25 W的照明設(shè)備(C類)的諧波含量提出了要求,相當(dāng)于總諧波失真(THD)低于35%;但符合IEC61000-3-2 C類諧波含量要求并不必然表示功率因數(shù)(PF)高于0.9。而某些市場(如美國)通常要求PF高于0.9及THD低于20%。

  很多區(qū)域照明應(yīng)用都在室外,可能會(huì)經(jīng)受各種嚴(yán)格溫度條件,從而使總體使用壽命受到影響。而總體系統(tǒng)設(shè)計(jì)對使用壽命有重要影響,故使用內(nèi)部發(fā)熱較少、損耗更低的高能效LED驅(qū)動(dòng)器非常重要,而且在設(shè)計(jì)中要對驅(qū)動(dòng)器與LED熱源進(jìn)行熱隔離,從而增強(qiáng)系統(tǒng)可靠性。

  

 

  圖1:智能雙亮度等級LED街道照明示例。

  LED照明的控制也可以變得更加智能化。傳統(tǒng)街燈以定時(shí)器或環(huán)境光傳感器來自主控制。而利用電力線通信(PLC)或無線控制技術(shù),可以提供高度靈活的LED區(qū)域照明控制,如基于時(shí)間的光輸出等級集中控制、基于車流量傳感器的發(fā)光等級控制,以及根據(jù)檢測人、車活動(dòng)來調(diào)控市中心照明,兼顧步行車及街道照明。LED智能控制技術(shù)在節(jié)省電能之余,還不會(huì)損及安全性。典型應(yīng)用有如智能雙亮度等級照明,如公園、加油站頂棚、停車場所、樓梯及電冰箱箱體照明都支持根據(jù)需要來調(diào)整亮度等級的照明。LED能夠即時(shí)導(dǎo)通及關(guān)閉,能夠在這些應(yīng)用中方便地根據(jù)動(dòng)作或活動(dòng)來調(diào)節(jié)照明等級,如在未檢測到活動(dòng)時(shí)提供20%-40%的亮度等級,而在檢測到活動(dòng)時(shí)提供100%亮度的照明。這樣就利于大量節(jié)省額外的電能消耗。

  LED區(qū)域照明電源架構(gòu)及典型LED驅(qū)動(dòng)方案

  1)適合線性燈、線槽燈等應(yīng)用的分布式/模塊化方案

  大功率LED區(qū)域照明應(yīng)用中,一種常見的電源架構(gòu)是“功率因數(shù)校正(PFC)+恒壓(CV)+恒流(CC)”的三段式架構(gòu)。這種架構(gòu)中,交流輸入電源經(jīng)過功率因數(shù)校正和隔離型直流-直流(DC-DC)轉(zhuǎn)換后,輸出24至80 Vdc的固定電壓,提供給后面內(nèi)置DC-DC降壓轉(zhuǎn)換電路的恒流LED模塊(見圖2)。這種架構(gòu)的設(shè)計(jì)提供了能夠現(xiàn)場升級的模塊化途徑,可根據(jù)實(shí)際需求,靈活改變LED光條數(shù)量,從而增加或減小光輸出,滿足具體區(qū)域照明應(yīng)用要求。這種架構(gòu)下,交流-直流(AC-DC)轉(zhuǎn)換與LED驅(qū)動(dòng)電路并未集成在一起,而是采用分布式配置,既簡化安全考慮又增強(qiáng)系統(tǒng)靈活性,也稱作分布式方案,典型應(yīng)用包括線性燈及線槽燈等。

  在這種模塊化途徑下,一項(xiàng)設(shè)計(jì)能夠擴(kuò)展用于多種光輸出等級。而且隨著LED光輸出性能增強(qiáng),LED模塊要提供相同光輸出等級,所需采用的燈條就更好。而每個(gè)燈條都設(shè)有一個(gè)專用的DC-DC.

 

  圖2:典型的模塊化LED區(qū)域照明電源架構(gòu)示意圖。

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