照明用LED驱动芯片的技术趋势
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随着LED 的进一步发展,其效用或从电源产生光输出的能力只会继续提高。其次,LED 照明具有环保的特点,不需要处理、暴露和弃置于冷阴极荧光灯(CCFL)中常见的有毒水银蒸气。最后,白炽灯泡在使用约1000 小时以后,常常需要更换,而荧光灯可以持续使用长达 1 万小时。不过,与 LED 照明可提供超过 10 万小时的寿命相比,这些数字就相形见绌了。
散热、可靠性和安规需要重点考虑
众所周知,LED驱动模块工作环境温度较高,且模块散热条件较差,从而导致LED驱动电路一直在较高温度下工作,这会导致LED应用可靠性降低、使用寿命缩短等一系列问题,因此散热不得不重点考虑;可靠性和安规是很容易被有意忽略的部分,尤其是在强制执行相关规定前,为了降低成本,部分LED照明厂商会省略可靠性和安规方面电路;但这恰恰是LED照明产业能否长久发展的根本,也是LED驱动芯片厂商设计能力的体现,不同的芯片厂商提供的方案,增加这部分电路增加的成本差别很大。
调光功能越来越受重视, 例如传统的可控硅调光,1~10V调光,以及DALI调光。最后,就是针对解决散热问题所衍生出对驱动方案的要求,除了成本的考虑,更轻量化的要求,同时也必须兼顾更好的电气特性(效率、功率因数、电磁干扰、 输出纹波等)。
LED需要丰富的电源转换与驱动方案
安森美半导体照明市场技术行销经理林志彦表示,LED本质上是低压器件,根据色彩及电流的不同,其正向压降可能在2 ~4.5 V之间变化,而且LED需要以恒流来驱动,从而确保提供所要求的发光强度和色彩。与此同时,LED应用多种多样,需要采用不同的电源来供电,如高压AC-DC、中等电压DC-DC以及低压DC-DC等。
这就要求根据具体应用要求,采用适合的电源转换及LED驱动方案来驱动LED,如开关型驱动器、线性驱动器、线性恒流稳流器(CCR),以及高压开关电源方案、功率因数校正(PFC)控制器,甚至是新颖的照明管理集成电路(LMIC),以配合具体应用需求,提供高能效及高可靠性,帮助发挥LED的长寿命优势。
兼容性和集成控制成亮点
首先是兼容性,现有的照明架构基于传统的照明技术,比如白炽灯技术。由于空间受限,如要替换这些灯泡和配置,LED灯需要采用相同规格的灯泡,以便和照明控制设备(例如已经配置的TRIAC调光器)相匹配。为了应对这个问题,灯泡内的驱动电路板面积就需要减小,同时要与各种调光器兼容。
其次是集成控制功能。通过很低的成本,为LED驱动电路增加无线控制技术即可带来全新特性,例如色温调节、模式照明、场景控制等。这些很酷的特性基于LED技术,有助于增加用户对LED照明技术的接受度。
感知照明时代即将来临
从历史上来看,照明是一个粗糙控制的电负载,用一个简单的开关手动控制,可以进一步精细化控制。例如美国加州议会法案32法规,要求建筑物到2018年减少一半的能源消耗。其他建筑法规,例如加州TItle 24对此甚至提出了更具体的要求,诸如要求通过窗户和天窗实施日光捕捉以降低能耗,以及要求建筑物配备自动照明控制系统。目前,低成本的被动式红外线探测器已很少用于房间内。通过建筑系统控制照明能大大降低能源消耗,为用户带来高度优化的照明从而提高舒适度体验,从这方面来看,显然还有很长一段路要走。
因此,利用LED电源及灵活的优势,在下一代照明系统中实现照明控制将是主要趋势。该方案可以使照明系统能根据环境变化调整LED自身的亮度和色彩以配合环境需求,例如当房间内有足够的日光或房间长时间无人时,该方法就可自动地减少大量能耗。
智能调光方案
未来照明方案趋向于更智能的调光,考虑节能的因素,在照明领域最大的突破是改进照明的应用模式,即智能化,无线照明控制,或者“智能照明”。智能照明标志着我们与光的关系发生了根本的变化——无论在家、办公室,甚至室外。用一个安全、小型、低成本的方案,将无线IP与高能效照明技术联系在一起,可以转换我们的设计、控制和管理照明的方式。对于有IP地址的每个灯泡,这个完整的硬件/软件方案可以实现IP间的连接,这样就可以建立一个通过如智能手机、平板电脑和个人电脑等很容易控制的先进的照明系统。