基于LED的智能照明 將改善工作和生活環(huán)境并節(jié)省大量能源

照明于我們而言至關(guān)重要。美國能源信息署（US Energy InformaTIon AdministraTIon）的一項估測證實了這一點：我們用于家居照明的耗電量（1290億千瓦，占總耗電量的9％）相當(dāng)于用來洗滌和烘干衣物、使用電腦，以及做飯時的耗電量之和。

然而，這些能源中的大部分都被浪費了。眾所周知，白熾燈泡的能效非常低，只有大約5％的輸出可以轉(zhuǎn)換為光能，其余則轉(zhuǎn)換為熱能。而發(fā)光二極管（LED）照明技術(shù)有著接近50%的能效，通過實施基于此項技術(shù)的更高效的解決方案，預(yù)計至2030年，照明耗電量有望減少約40％。

智能LED照明是降低能耗的一種方式，并將照明供應(yīng)和配置緊密地與辦公室，工廠和公共建筑中的中高功率應(yīng)用的實際需求相匹配。

LED價格的下跌是刺激其采用率的關(guān)鍵。與此同時，由于社會已經(jīng)普遍認識到傳統(tǒng)照明一直以來的低效和浪費所帶來的環(huán)境影響，因此政府對照明待機功率和效率的規(guī)定也日益嚴格。

與白熾燈照明相比，LED照明在使用較低功率和將輸出轉(zhuǎn)換為光能而非熱能方面帶來的是根本性的改善。然而，目前至關(guān)重要的是將固態(tài)照明技術(shù)與創(chuàng)新的驅(qū)動解決方案相結(jié)合，以符合法規(guī)的要求并提供有效的電源管理和調(diào)光等功能。

建筑業(yè)的發(fā)展是推動LED照明發(fā)展的重要驅(qū)動力，根據(jù) Research and Markets公司的研究表明，建筑業(yè)構(gòu)成了LED照明市場的主要部分。修整改造同樣也是一個重要的驅(qū)動力，事實上，該研究公司認為直至2023年，修整改造將成為LED照明市場中增長最快的部分。

室內(nèi)照明（包括住宅、工廠、公共建筑和辦公室）是LED照明市場中收入最高的部分。但戶外照明將成為增長最快的，其中最大的驅(qū)動力是道路照明的改善，因為地方政府試圖提高能見度的同時能夠控制成本。

圖1：LED照明正在全球范圍內(nèi)快速增長

據(jù)TrendForce（隸屬于 LEDinside）預(yù)計，2017年LED照明市場價值達到331億美元，LED照明的滲透率達到52％。根據(jù)LEDinside的數(shù)據(jù)，LED照明在歐洲整體照明市場的占比為23％，在全球所有地區(qū)中居首位。美國和中國分列第二、三位。亞太地區(qū)或許會由于大量的基礎(chǔ)設(shè)施項目有望成為增長最快的地區(qū)。

與只能連接市電電源的白熾燈泡不同，LED是低電壓設(shè)備，需要能夠提供恒定電壓（CV）或恒定電流（CC）的電源。這些電源對照明解決方案的整體效率具有實質(zhì)性的影響，因此與LED本身一樣需要接受嚴格的審查，尤其是在備用電源方面。

LED的很大一部分市場在于推進（或取代）傳統(tǒng)照明，同時LED的多功能性和相對較小的尺寸使它們能夠用于無法實施白熾燈解決方案的地方。但是，要想在這些狹小、緊湊的空間中安裝LED及相關(guān)電源，就需要高效、小巧的電源設(shè)計。

LED面臨的一個挑戰(zhàn)是在完整的亮度范圍內(nèi)提供調(diào)光功能，同時確保良好的光線質(zhì)量。許多解決方案引致的“頻閃”可能會造成一些問題，尤其是在使用像機進行感測的環(huán)境中，例如工廠以及不久的路上的車載系統(tǒng)。

不僅設(shè)計人員面臨著提供高能效、廣泛可調(diào)、小巧、無閃爍照明解決方案的挑戰(zhàn)，消費者和安裝人員也期望看到電源價格會有類似于LED價格那樣的下跌。

25-100 W是LED照明解決方案最常見的功率之一。對此，常見的方法是使用兩級轉(zhuǎn)換，借助功率因數(shù)校正（PFC）級來初始降低并調(diào)節(jié)電源電壓，該功率因數(shù)校正（PFC）級向微控制器（MCU）提供恒定電壓和控制信號（包括調(diào)光控制）。第二級將經(jīng)調(diào)節(jié)的電壓轉(zhuǎn)換成為LED提供電流，同時考慮來自MCU的任何調(diào)光要求。

圖2：兩級轉(zhuǎn)換是中等功率照明解決方案中最常用的方法

但是，為滿足現(xiàn)代LED照明這些相對復(fù)雜的要求，就需要創(chuàng)新的半導(dǎo)體控制解決方案。安森美半導(dǎo)體利用其在開發(fā)節(jié)能電源解決方案領(lǐng)域的知識，推出了兩個IC產(chǎn)品，使節(jié)能照明解決方案向前邁進了一大步，并滿足當(dāng)今競爭激烈的市場需求。

安森美半導(dǎo)體的FL7740（初級端調(diào)節(jié)和PFC）和FL7760（DC-DC降壓）通過受限的BOM，提供簡化的拓撲，并縮減了尺寸和成本。兩者一同使用時，可提供精確的CV / CC調(diào)節(jié)，并支持模擬和脈寬調(diào)制（PWM）調(diào)光。

圖3：FL7740和FL7760是面向現(xiàn)代LED照明的完全可調(diào)光解決方案

FL7740幾乎無需外部元件，且待機模式下的功耗低于0.15W，這是智能照明的關(guān)鍵規(guī)格，能夠輕松滿足能源之星（Energy Star）等法規(guī)的要求。

FL7760提供了5%至100％的寬模擬調(diào)光范圍，這也使模擬調(diào)光技術(shù)首次成為固態(tài)照明設(shè)計師的可行之選。它也支持從0到100％的PWM調(diào)光，只是固有的頻閃和可聞噪聲問題導(dǎo)致效果不太理想 。然而，F(xiàn)L7760的獨一無二之處在于能夠?qū)⒛M和PWM調(diào)光無縫結(jié)合，以覆蓋0到100％范圍，而沒有頻閃或可聞噪聲，這可謂是巨大的進步。

借助先進的半導(dǎo)體技術(shù)，使得基于LED的智能照明不僅切實可行，而且容易實現(xiàn)、效率更高、體積更小、成本更低。并且還有改善工作和生活環(huán)境的同時節(jié)省數(shù)百億千瓦時電量的潛力，而這一潛力將在不久的將來成為現(xiàn)實。