中心議題：

• LED照明智能控製解決方案

解決方案：

• 通過含磷材料塗層或混合三色光源獲得白光
• 使用微控製器提高LED壽命
• 重視驅動/控製電路的效率

能量效率更高、功能更強的新型LED固態發光（SSL）產品的發展很快，被認為是照明市場上的主要革命性進步。在許多垂直應用中，如信號燈、汽車、LCD TV背光

，LED已經毫無爭議地成為傳統光源的替代產品。但對於範圍更廣的通用照明，LED還沒有被廣泛接受。固態發光產品的成本和效率無疑將繼續快速改進
，力爭被市場接受。

通用照明中的固態發光產品

阻礙LED向通用照明轉移的原因一是傳統市場的容量太大，二是市場的慣性所致。要滿足後者的兼容性恐怕是最大的挑戰。熱管理、電(dian)壓(ya)轉(zhuan)換(huan)和(he)色(se)彩(cai)管(guan)理(li)是(shi)需(xu)要(yao)解(jie)決(jue)的(de)基(ji)本(ben)問(wen)題(ti)。隨(sui)著(zhe)越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)的(de)業(ye)內(nei)人(ren)士(shi)開(kai)始(shi)認(ren)識(shi)到(dao)這(zhe)些(xie)問(wen)題(ti)
，需(xu)要(yao)采(cai)用(yong)智(zhi)能(neng)的(de)數(shu)字(zi)控(kong)製(zhi)方(fang)法(fa)來(lai)經(jing)濟(ji)有(you)效(xiao)地(di)解(jie)決(jue)各(ge)種(zhong)各(ge)樣(yang)的(de)挑(tiao)戰(zhan)，然(ran)後(hou)才(cai)能(neng)享(xiang)受(shou)新(xin)技(ji)術(shu)所(suo)帶(dai)來(lai)的(de)好(hao)處(chu)。

LED照明節能明顯

如果在建築物上采用LED照明，可以節約48%的照明用電。一盞白熾燈的發光效率一般是10～15lm/W，熒光燈的效率可達70～100lm/W，氙氣燈的效率為80～120lm/W，目前的商用 LED的效率為80lm/W，有些實驗產品已經達到了131lm/W，而LED的最大理論光效是200lm/W。

白色並不是色彩

LED的(de)最(zui)大(da)問(wen)題(ti)是(shi)發(fa)光(guang)的(de)頻(pin)帶(dai)很(hen)窄(zhai)，這(zhe)樣(yang)光(guang)的(de)顏(yan)色(se)很(hen)單(dan)一(yi)，可(ke)以(yi)達(da)到(dao)高(gao)效(xiao)率(lv)

，並(bing)且(qie)不(bu)會(hui)發(fa)熱(re)。如(ru)果(guo)光(guang)的(de)顏(yan)色(se)正(zheng)是(shi)我(wo)們(men)所(suo)要(yao)的(de)當(dang)然(ran)最(zui)好(hao)了(le)，但(dan)在(zai)一(yi)般(ban)的(de)照(zhao)明(ming)中(zhong)
，我(wo)們(men)需(xu)要(yao)的(de)都(dou)是(shi)白(bai)光(guang)。換(huan)句(ju)話(hua)說(shuo)，我(wo)們(men)需(xu)要(yao)的(de)是(shi)按(an)照(zhao)一(yi)定(ding)比(bi)例(li)混(hun)合(he)起(qi)來(lai)的(de)多(duo)種(zhong)顏(yan)色(se)，來(lai)模(mo)仿(fang)經(jing)過(guo)地(di)球(qiu)大(da)氣(qi)過(guo)濾(lv)後(hou)的(de)陽(yang)光(guang)的(de)頻(pin)譜(pu)。

可以通過在LED的藍色或紫外光源上塗上一層含磷材料，來獲得白光。所有的LED廠商都在對含磷材料的成份、厚度、位置進行廣泛的研究。

LED廠(chang)商(shang)們(men)接(jie)連(lian)不(bu)斷(duan)地(di)公(gong)布(bu)新(xin)的(de)研(yan)究(jiu)成(cheng)果(guo)，稱(cheng)新(xin)器(qi)件(jian)的(de)效(xiao)率(lv)比(bi)以(yi)往(wang)任(ren)何(he)產(chan)品(pin)的(de)效(xiao)率(lv)都(dou)高(gao)。此(ci)外(wai)
，光(guang)源(yuan)的(de)質(zhi)量(liang)也(ye)在(zai)不(bu)斷(duan)提(ti)高(gao)。我(wo)們(men)眼(yan)睛(jing)所(suo)看(kan)到(dao)的(de)光(guang)的(de)質(zhi)量(liang)可(ke)以(yi)用(yong)相(xiang)關(guan)色(se)彩(cai)溫(wen)度(du)（CCT）來衡量，這是與所感覺到的燈的顏色最匹配的黑體的溫度。

恰當地混合各種顏色

獲得白光LED的另一種方法是按照正確的比例將紅、綠
、藍（RGB）三種顏色混合起來，不但能獲得白光，而且還能獲得所需的色溫。圖1是這種方法的應用電路，用1個8引腳的8位MCU來控製三色RGB LED。隻需簡單的算法，就可以對3個發光管的相對光強進行控製，可以達到6位的分辨率（64個光強等級）
，對控製顏色輸出和相關顏色溫度來說是足夠的了。

該電路采用了PIC12HV615閃存 MCU、分壓電阻、複位電路、A/D轉換器，振蕩器提供8MHz的時鍾，構成了一個簡單的單芯片解決方案。在生產時，還可以利用這種閃存器件的在電路可編程特性進行顏色校準。

LED的壽命

圖1所suo示shi的de電dian路lu適shi用yong於yu很hen多duo應ying用yong，但dan有you一yi個ge很hen重zhong要yao的de缺que點dian是shi效xiao率lv低di。這zhe是shi一yi個ge線xian性xing解jie決jue方fang案an，電dian能neng都dou消xiao耗hao在zai鎮zhen流liu器qi電dian阻zu上shang了le。此ci外wai
，在zai整zheng個ge產chan品pin生sheng命ming周zhou期qi內nei還hai可ke能neng出chu現xian更geng多duo的de問wen題ti。
                             
                                                           圖1   可進行顏色校準的白光LED係統
LED的一個主要優點是極長的使用壽命，這也帶來一個嚴重的問題
，即偏色。LED可以使用50 000小時以上，其發光強度會從標稱值逐步下降到70%左右（白熾燈在使用大約1 500小時以後會突然失效）。[page]
遺憾的是
，在這50 000小時內
，一個白光LED的相關色彩溫度（CCT）將會發生變化，當熒光粉老化的時候，CCT會向更高的溫度漂移
，即向藍色漂移。當三種顏色的發光體按照不同的曲線老化時，RGB的LED也會出現類似的問題。

通(tong)過(guo)使(shi)用(yong)微(wei)控(kong)製(zhi)器(qi)
，加(jia)上(shang)預(yu)測(ce)算(suan)法(fa)或(huo)閉(bi)環(huan)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)，將(jiang)會(hui)開(kai)發(fa)出(chu)幾(ji)種(zhong)技(ji)術(shu)來(lai)補(bu)償(chang)由(you)於(yu)器(qi)件(jian)老(lao)化(hua)所(suo)帶(dai)來(lai)的(de)影(ying)響(xiang)。有(you)些(xie)生(sheng)長(chang)商(shang)已(yi)經(jing)生(sheng)產(chan)出(chu)了(le)彩(cai)色(se)光(guang)敏(min)元(yuan)件(jian)，再(zai)配(pei)合(he)簡(jian)單(dan)的(de) PID算法就可以一次性地徹底解決色彩漂移問題
，當然采用這種元件會增加一些成本。

由於色彩漂移的過程非常緩慢，就不需要很高的計算性能
，甚至低成本的8位 MCU就能滿足要求。

LED並不是冷的

LED通用照明中的另一個很大的挑戰是熱量控製問題。正如前文所述，高功率的LED在zai很hen窄zhai的de一yi個ge頻pin帶dai內nei向xiang外wai產chan生sheng電dian磁ci輻fu射she時shi不bu會hui浪lang費fei能neng量liang，但dan仍reng然ran會hui產chan生sheng熱re量liang
，熱re量liang會hui通tong過guo傳chuan導dao而er不bu是shi輻fu射she的de方fang式shi散san發fa出chu來lai
，這zhe一yi點dian類lei似si於yu白bai熾chi燈deng。

LED的發熱問題給設計通用照明係統提出了很大的限製。為一個給定功率的白熾燈設計的照明係統很難適應同樣功率的LED，因為熱傳導的路徑是非常有限的。

功率轉換和控製

當整個LED產業界都把關注的重點放在如何實現最大的LED發光效率時
，驅動/控製電路的效率問題也必須受到同樣的重視。LED是低電壓器件（Vf為3～4V）

，工作電壓與市電完全不匹配，為實現最高的效率和保持持續的光輸出，LED需要精確的電流控製和開關模式的功率轉換。

為解決這個問題，必須采用一些恒流驅動技術。不但需要隔離、功gong率lv因yin數shu校xiao正zheng，在zai有you些xie情qing況kuang下xia還hai需xu要yao進jin行xing兩liang級ji處chu理li。輸shu入ru電dian壓ya先xian被bei降jiang低di到dao一yi個ge中zhong間jian電dian壓ya


，並bing采cai用yong功gong率lv因yin數shu校xiao正zheng和he高gao電dian壓ya隔ge離li，第di二er級ji解jie決jueLED對電流和熱控製的需求。

圖2是采用了升壓轉換器（MCP1630）的恒流配置方案，由8位MCU提供靈活的時鍾信號，電流設定點可由編程設定，以適應不同的LED模塊
、調光功能，並利用外置的傳感器提供閉環的溫度控製。
                             
                                         圖2   采用MCU和恒流驅動器的智能LED解決方案

基於MCU的解決方案具有極大的靈活性。當LED的溫度接近臨界門限時，向LED輸出的功率會逐步減小
，而不是突然關閉係統或簡單地發出警報。尤其是在LED是分別由不同公司設計，並且無法保證正確的熱設計的情況下，這種功能尤為關鍵。

智能的驅動設計也意味著MCU的內置串行外設可以支持簡單的通信協議，例如DMX- 512或DALI。在進行更高級的係統集成時，還會需要以太網或ZigBee連接
，從而設計出全新的能源管理係統。