2018年4月25日 星期三

．下一代的節能照明

Comparison of CFL and LED Bulbs For Home Lighting - DiTuro Productions

來源：千家网前言

照明於我們而言至關重要。美國能源資訊署（US Energy Information Administration）的一項估測，證實了這一點：我們用於家居照明的耗電量（1290億千瓦，佔總耗電量的9％）相當於用來洗滌和烘乾衣物、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。眾所皆知，白熾燈泡的能效非常低，只有大約5％的輸出可以轉換為光能，其餘則轉換為熱能。而發光二極管（LED）照明技術，有著接近50%的能效，透過實施基於此項技術的更高效的解決方案，預計至2030年，照明耗電量有望減少約40％。

智慧LED照明，是降低能耗的一種方式，並將照明供應和配置緊密地與辦公室、工廠和公共建築中的，中高功率應用的實際需求相結合。

LED價格的下跌，是刺激其採用率的關鍵。與此同時，由於社會已經普遍認識到，傳統照明一直以來的低效和浪費，所帶來的環境影響，因此政府對照明待機功率和效率的規定，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，目前至關重要的是，將固態照明技術，與創新的驅動解決方案相結合，以符合法規的要求，並提供有效的電源管理和調光等功能。
LED照明市場
建築業的發展，是推動LED照明發展的重要驅動力，根據 Research and Markets公司的研究顯示，建築業構成了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，成長最快的部分。

室內照明（包括住宅、工廠、公共建築和辦公室）是LED照明市場中收入最高的部分。但戶外照明將成為成長最快的，其中最大的驅動力，是道路照明的改善，因為地方政府試圖提高能見度的同時，能夠控製成本。

圖1：LED照明正在全球範圍內快速成長
據TrendForce（隸屬於 LEDinside）預計，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LEDinside的數據，LED照明在歐洲整體照明市場的佔比為23％，在全球所有地區中居首位。美國和中國分列第二、三位。亞太地區或許會由於大量的基礎設施項目，有望成為成長最快的地區。

節能照明的智慧解決方案
與只能連接市電電源的白熾燈泡不同，LED是低電壓設備，需要能夠提供恆定電壓（CV）或恆定電流（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於推進（或取代）傳統照明，同時LED的多功能性，和相對較小的尺寸，使它們能夠用於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及相關電源，就需要高效、小巧的電源設計。

LED面臨的一個挑戰，是在完整的亮度範圍內，提供調光功能，同時確保良好的光線品質。許多解決方案引致的「頻閃」，可能會造成一些問題，尤其是在使用相機進行感測的環境中，例如工廠以及不久的路上的車載系統。

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

25-100 W是LED照明解決方案，是最常見的功率之一。對此，常見的方法是使用兩級轉換，借助功率因數校正（PFC）級來初始降低，並調節電源電壓，該功率因數校正（PFC）級向微控制器（MCU）提供恆定電壓和控制信號（包括調光控制）。第二級將經調節的電壓轉換成為LED提供電流，同時考慮來自MCU的任何調光要求。
圖2：兩級轉換是中等功率照明解決方案中最常用的方法
但是，為滿足現代LED照明，這些相對複雜的要求，就需要創新的半導體控制解決方案。安森美半導體利用其在開發節能電源解決方案領域的知識，推出了兩個IC產品，使節能照明解決方案向前邁進了一大步，並滿足當今競爭激烈的市場需求。

安森美半導體的FL7740（初級端調節和PFC）和FL7760（DC-DC降壓）透過受限的BOM，提供簡化的拓撲，並縮減了尺寸和成本。兩者一同使用時，可提供精確的CV / CC調節，並支持模擬和脈寬調制(PWM)調光。

圖3：FL7740和FL7760是針對現代LED照明的完全可調光解決方案
FL7740幾乎無需外部元件，且待機模式下的功耗低於0.15W，這是智慧照明的關鍵規格，能夠輕鬆滿足能源之星（Energy Star）等法規的要求。

FL7760提供了5%至100％的寬模擬調光範圍，這也使模擬調光技術，首次成為固態照明設計師的可行之選。它也支持從0到100％的PWM調光，只是固有的頻閃和可聞噪聲問題，導致效果不太理想 。

 然而，FL7760的獨一無二之處，在於能夠將模擬和PWM調光無縫結合，以覆蓋0到100％範圍，而沒有頻閃或可聞噪聲，這可謂是巨大的進步。

借助先進的半導體技術，使得基於LED的智慧照明，不僅切實可行，而且容易實現、效率更高、體積更小、成本更低。並且還有改善工作和生活環境的同時，節省數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實。

                                                                                                                                                                                                                 

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