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照明用LED驅動芯片的技術趨勢

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

  隨著LED 的進一步發展,其效用或從(cong) 電源產(chan) 生光輸出的能力隻會(hui) 繼續提高。其次,LED 照明具有環保的特點,不需要處理、暴露和棄置於(yu) 冷陰極熒光燈(CCFL)中常見的有毒水銀蒸氣。最後,白熾燈泡在使用約1000 小時以後,常常需要更換,而熒光燈可以持續使用長達 1 萬(wan) 小時。不過,與(yu) LED 照明可提供超過 10 萬(wan) 小時的壽命相比,這些數字就相形見絀了。

  散熱、可靠性和安規需要重點考慮

  眾(zhong) 所周知,LED驅動模塊工作環境溫度較高,且模塊散熱條件較差,從(cong) 而導致LED驅動電路一直在較高溫度下工作,這會(hui) 導致LED應用可靠性降低、使用壽命縮短等一係列問題,因此散熱不得不重點考慮;可靠性和安規是很容易被有意忽略的部分,尤其是在強製執行相關(guan) 規定前,為(wei) 了降低成本,部分LED照明廠商會(hui) 省略可靠性和安規方麵電路;但這恰恰是LED照明產(chan) 業(ye) 能否長久發展的根本,也是LED驅動芯片廠商設計能力的體(ti) 現,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。

  台灣的聚積科技股份有限公司產(chan) 品總監俞仲威認為(wei) 應注意到標準化成形的趨勢,如美國能源之星及日本PSE規範。此外, 調光功能越來越受重視, 例如傳(chuan) 統的可控矽調光,1~10V調光,以及DALI調光。最後,就是針對解決(jue) 散熱問題所衍生出對驅動方案的要求,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、電磁幹擾、 輸出紋波等)。

  LED需要豐(feng) 富的電源轉換與(yu) 驅動方案

  安森美半導體(ti) 照明市場技術行銷經理林誌彥表示,LED本質上是低壓器件,根據色彩及電流的不同,其正向壓降可能在2 ~4.5 V之間變化,而且LED需要以恒流來驅動,從(cong) 而確保提供所要求的發光強度和色彩。與(yu) 此同時,LED應用多種多樣,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。

  這就要求根據具體(ti) 應用要求,采用適合的電源轉換及LED驅動方案來驅動LED,如開關(guan) 型驅動器、線性驅動器、線性恒流穩流器(CCR),以及高壓開關(guan) 電源方案、功率因數校正(PFC)控製器,甚至是新穎的照明管理集成電路(LMIC),以配合具體(ti) 應用需求,提供高能效及高可靠性,幫助發揮LED的長壽命優(you) 勢。

  聚積科技也認為(wei) 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衝(chong) 突,比如傳(chuan) 統單級輸出架構下,功率因數與(yu) 輸出紋波無法同時優(you) 化而必須做出妥協。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(jue) 方案。以架構而言,在市場近年來片麵傾(qing) 向隔離式方案時,聚積認為(wei) 不能忽略非隔離式架構在特定應用上無可取代的優(you) 勢,因此仍持續開發出多樣性的產(chan) 品。目前除了主動功率因數校正產(chan) 品、可控矽調光及四段調光產(chan) 品已順利服役外,聚積也積極地朝向更高性價(jia) 比的方案 努力。

  離線式電源驅動促進應用

  淩力爾特公司電源產(chan) 品部產(chan) 品市場總監Tony Armstrong稱,特別是在驅動HB (高亮度) LED的場合,通過運用一種滿足輸入電壓範圍以及所需輸出電壓和電流要求的轉換拓撲結構,淩力爾特的 LED 驅動器 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(ti) 來看,僅(jin) 用離線式電源驅動LED就可使應用呈指數性地飛速增長,因為(wei) 不管是商用建築還是居民住宅中,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 驅動器 IC 的新要求卻極大地提高了。由於(yu) LED 需要一個(ge) 良好調節的恒定電流源以提供恒定的光輸出,所以用 AC 輸入電源為(wei) LED 供電需要采取一些特殊的設計方法,要滿足一些非常特別的設計需求。為(wei) 此,淩力爾特近期推出了一款創新的離線式單級有源功率因數校正 (PFC) 隔離型反激式 LED 控製器,即 LT3799。

  兼容性和集成控製成亮點

  Marvell 綠色能源部營銷總監Lance Zheng指出,2011年, 整個(ge) 照明市場的增長超過了40%, 2012年成為(wei) LED市場起飛的關(guan) 鍵年。 兼容性和集成控製將成為(wei) 技術發展的兩(liang) 大亮點。

  首先是兼容性,現有的照明架構基於(yu) 傳(chuan) 統的照明技術,比如白熾燈技術。由於(yu) 空間受限,如要替換這些燈泡和配置,LED燈需要采用相同規格的燈泡,以便和照明控製設備(例如已經配置的TRIAC調光器)相匹配。為(wei) 了應對這個(ge) 問題,燈泡內(nei) 的驅動電路板麵積就需要減小,同時要與(yu) 各種調光器兼容。

  其次是集成控製功能。通過很低的成本,為(wei) LED驅動電路增加無線控製技術即可帶來全新特性,例如色溫調節、模式照明、場景控製等。這些很酷的特性基於(yu) LED技術,有助於(yu) 增加用戶對LED照明技術的接受度。

  感知照明時代即將來臨(lin)

  奧地利微電子傳(chuan) 感驅動照明部門總監Sajol Ghoshal指出,推動LED照明技術不斷向前發展的主要因素是法規。目前,建造新的電廠已經變得非常昂貴,因此未來十年裏,世界各地的政府都在尋求顯著降低能源消耗的良方。一棟建築物中,相當高比例的能源消耗來自於(yu) 照明。因此,強製降低能源消耗的新法規將影響照明係統的設計和安裝應用。歐盟正在計劃逐步淘汰低效的燈泡,也已經針對商業(ye) 照明製定條例規定。

  從(cong) 曆史上來看,照明是一個(ge) 粗糙控製的電負載,用一個(ge) 簡單的開關(guan) 手動控製,可以進一步精細化控製。例如美國加州議會(hui) 法案32法規,要求建築物到2018年減少一半的能源消耗。其他建築法規,例如加州Title 24對此甚至提出了更具體(ti) 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,以及要求建築物配備自動照明控製係統。目前,低成本的被動式紅外線探測器已很少用於(yu) 房間內(nei) 。通過建築係統控製照明能大大降低能源消耗,為(wei) 用戶帶來高度優(you) 化的照明從(cong) 而提高舒適度體(ti) 驗,從(cong) 這方麵來看,顯然還有很長一段路要走。

  因此,利用LED電源及靈活的優(you) 勢,在下一代照明係統中實現照明控製將是主要趨勢。該方案可以使照明係統能根據環境變化調整LED自身的亮度和色彩以配合環境需求,例如當房間內(nei) 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。

  智能調光方案

  NXP半導體(ti) 也是智能調光的積極推動者。其大中華區照明產(chan) 品市場經理張偉(wei) 超介紹道,對於(yu) LED照明驅動器廠商,設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(guan) 鍵性能,同時減少電路板空間需求,降低設計複雜性和係統成本。同時,隨著LED住宅和商業(ye) 照明應用的發展,調光的需求增大,但白熾燈用到的可控矽調光仍然會(hui) 存在,所以驅動IC的架構設計中需要麵對更廣泛的調光兼容性問題。

  同時未來照明方案趨向於(yu) 更智能的調光,考慮節能的因素,在照明領域最大的突破是改進照明的應用模式,即智能化,無線照明控製,或者“智能照明”。智能照明標誌著我們(men) 與(yu) 光的關(guan) 係發生了根本的變化——無論在家、辦公室,甚至室外。用一個(ge) 安全、小型、低成本的方案,將無線IP與(yu) 高能效照明技術聯係在一起,可以轉換我們(men) 的設計、控製和管理照明的方式。對於(yu) 有IP地址的每個(ge) 燈泡,這個(ge) 完整的硬件/軟件方案可以實現IP間的連接,這樣就可以建立一個(ge) 通過如智能手機、平板電腦和個(ge) 人電腦等很容易控製的先進的照明係統。

  智能照明網絡,包括了燈、開關(guan) 、傳(chuan) 感器、遠程控製,以及可選的通過智能手機、平板電腦和個(ge) 人電腦的網管實現的IP控製方式。這些燈可以通過基於(yu) 6LoWPAN的JenNet-IP堆棧協議實現網絡IP控製。

  相比傳(chuan) 統控製方案更優(you) 越的是,JenNet-IP SW堆棧允許係統通過智能手機、平板電腦和個(ge) 人電腦來控製。這些功能可以通過低成本的網關(guan) 實現,既可以通過互聯網也可以通過局域網(LAN)來控製。芯片iCFL或iSSL的方案適用於(yu) 從(cong) 家庭用戶到具有管理係統的專(zhuan) 業(ye) 用戶。

Tags:LED,LED電源,技術  
責任編輯:admin
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