前言 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(xiàng)估測(cè)證實(shí)了這一點(diǎn):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(shí)的耗電量之和。 然而,這些能源中的大部分都被浪費(fèi)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(shí)施基于此項(xiàng)技術(shù)的更高效的解決方案,預(yù)計(jì)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(shí)際需求相匹配。 LED價(jià)格的下跌是刺激其采用率的關(guān)鍵。與此同時(shí),由于社會(huì)已經(jīng)普遍認(rèn)識(shí)到傳統(tǒng)照明一直以來的低效和浪費(fèi)所帶來的環(huán)境影響,因此政府對(duì)照明待機(jī)功率和效率的規(guī)定也日益嚴(yán)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(dòng)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。 LED照明市場(chǎng) 建筑業(yè)的發(fā)展是推動(dòng)LED照明發(fā)展的重要驅(qū)動(dòng)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(chǎng)的主要部分。修整改造同樣也是一個(gè)重要的驅(qū)動(dòng)力,事實(shí)上,該研究公司認(rèn)為直至2023年,修整改造將成為L(zhǎng)ED照明市場(chǎng)中增長(zhǎng)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(chǎng)中收入最高的部分。但戶外照明將成為增長(zhǎng)最快的,其中最大的驅(qū)動(dòng)力是道路照明的改善,因?yàn)榈胤秸噲D提高能見度的同時(shí)能夠控制成本。
圖1:LED照明正在全球范圍內(nèi)快速增長(zhǎng)
據(jù)TrendForce(隸屬于 LEDinside)預(yù)計(jì),2017年LED照明市場(chǎng)價(jià)值達(dá)到331億美元,LED照明的滲透率達(dá)到52%。根據(jù)LEDinside的數(shù)據(jù),LED照明在歐洲整體照明市場(chǎng)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(huì)由于大量的基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目有望成為增長(zhǎng)最快的地區(qū)。 節(jié)能照明的智能解決方案 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(duì)照明解決方案的整體效率具有實(shí)質(zhì)性的影響,因此與LED本身一樣需要接受嚴(yán)格的審查,尤其是在備用電源方面。 LED的很大一部分市場(chǎng)在于推進(jìn)(或取代)傳統(tǒng)照明,同時(shí)LED的多功能性和相對(duì)較小的尺寸使它們能夠用于無法實(shí)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(jì)。 LED面臨的一個(gè)挑戰(zhàn)是在完整的亮度范圍內(nèi)提供調(diào)光功能,同時(shí)確保良好的光線質(zhì)量。許多解決方案引致的“頻閃”可能會(huì)造成一些問題,尤其是在使用像機(jī)進(jìn)行感測(cè)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(jì)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(fèi)者和安裝人員也期望看到電源價(jià)格會(huì)有類似于LED價(jià)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(duì)此,常見的方法是使用兩級(jí)轉(zhuǎn)換,借助功率因數(shù)校正(PFC)級(jí)來初始降低并調(diào)節(jié)電源電壓,該功率因數(shù)校正(PFC)級(jí)向微控制器(MCU)提供恒定電壓和控制信號(hào)(包括調(diào)光控制)。第二級(jí)將經(jīng)調(diào)節(jié)的電壓轉(zhuǎn)換成為L(zhǎng)ED提供電流,同時(shí)考慮來自MCU的任何調(diào)光要求。
圖2:兩級(jí)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(duì)復(fù)雜的要求,就需要?jiǎng)?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(shí),推出了兩個(gè)IC產(chǎn)品,使節(jié)能照明解決方案向前邁進(jìn)了一大步,并滿足當(dāng)今競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)需求。 安森美半導(dǎo)體的FL7740(初級(jí)端調(diào)節(jié)和PFC)和FL7760(DC-DC降壓)通過受限的BOM,提供簡(jiǎn)化的拓?fù),并縮減了尺寸和成本。兩者一同使用時(shí),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(jī)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(jì)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(dú)一無二之處在于能夠?qū)⒛M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(jìn)步。 借助先進(jìn)的半導(dǎo)體技術(shù),使得基于LED的智能照明不僅切實(shí)可行,而且容易實(shí)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(shí)節(jié)省數(shù)百億千瓦時(shí)電量的潛力,而這一潛力將在不久的將來成為現(xiàn)實(shí)。
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