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LED照明多领域渗透 高效节能带来光明前景

2010-11-10  甘苦-人生
                                                 LED照明多领域渗透 高效节能带来光明前景
 

              近期,在国内被讨论的相当热烈的一个话题就是工业用电电价上涨以及居民用电计划实施阶梯式收费的方式,这意味着用户将会为用电付出更加高昂的费用。电费上涨凸显了能源的紧张,同时唤醒了普通民众的节能意识,这将成为节能技术大力发展的强大驱动力。

  在电力消耗领域内,来自照明领域的消耗不容小视。目前,包括我国在内的许多国家都在大力推广节能灯,希望通过节能照明设备的普及缓解电力紧张的压力。与白炽灯相比,紧凑型荧光灯(CFL)和线性荧光灯(LFL)等节能灯的能耗更低(仅相当于白炽灯的约1/5),但这些传统节能灯中包含剧毒化学物质汞,对环境有不良影响。而在另一方面,高亮度发光二级管(HB-LED)近年来在光输出、能效及成本等方面有了相当大的改善,同时具有小巧、低压工作及环保等众多优势,已成为照明领域内一股不容小觑的力量。

  LED应用日渐普及

  随着技术的不断进步以及成本的降低,LED照明在诸多领域的应用日益广泛。但相比较而言,LED照明在灯泡、嵌灯、街道及区域照明、任务灯、景观照明、商业建筑物照明及广告牌文字电路照明等通用照明领域的渗透比例还偏低,小于2%,远低于其它照明类型。目前,价格是制约LED照明在通用照明领域快速普及的一项因素。不过,安森美半导体LED通用照明及电源营销和系统工程总监LaurentJenck援引半导体的发展历史指出,随着应用范围的拓广及应用的增多,LED照明的成本将逐步趋向消费应用。LaurentJenck预计,LED通用照明可望在5年内开始进入主流家庭应用。

  世界各地的规范机构也在积极制定和发布相关的LED照明能效规范。美国“能源之星”的1.1版固态照明规范于2009年2月开始生效。而在中国,负责能效标准设定的中国标准化研究院正牵头准备在来年研究中国的LED照明能效标准。

  创新、高效、节能——LED前景光明

  由于LED照明应用前景广阔,要促进它的不断发展,必须针对不同的LED照明应用选择适合的驱动方案。不论是电池供电应用,或是直接采用交流或直流线路供电的应用,安森美半导体均可提供适合的高能效LED驱动器方案。

  在电池供电的移动设备背光应用中,可以采用不同的LED驱动技术,如线性电流驱动器、电感升压型开关稳压器、电荷泵型驱动器等。这几种驱动技术各有其特点及要求,所以能配合客户的需要为他们提供最适合其产品应用的LED驱动技术。线性电流驱动器简单易用,无开关噪声,而且外部元件数量极少,但这种驱动器的正向电压必须低于电池电压,且能效与输入电压及LED正向电压有关;电感升压型开关稳压器的LED串电流匹配度很高,且在电池线路电压范围内具有高能效,支持长串LED大功率、高压工作;电荷泵型驱动器典型产品采用基于电容的开关拓扑结构,并集成线性驱动器用于紧密电流匹配,具有高开关频率,外部元件数量很少。

  而在汽车应用中,根据电流大小的不同,同样需要采用不同的LED驱动器。汽车电子的一个新趋势是在电流仅数十毫安(mA)的组合尾灯应用中以线性恒流稳压器来替代目前常用的电阻型驱动器。

  电阻型驱动方案简单且成本低,但能效很低,还面临高压时大电流应力、LED编码及热失控等问题或挑战。有鉴于此,安森美半导体推出了创新的双端及三端型线性恒流稳压器(CCR),它们采用安森美半导体的自偏置晶体管(SBT)技术,具有低成本优势,支持宽电压范围,提供比电阻型驱动器更高的能效及较高的稳流精度,更利于保护LED。

  在建筑物照明领域,可以采用安森美半导体的高能效LED驱动方案,如CAT4103、CAT4109三通道线性恒流驱动器是高亮度RGBLED驱动器,应用于新兴的高亮度、高视觉冲击力LED建筑物照明中的RGBLED像素控制。CAT4106是多通道升压型LED驱动器,适合较大尺寸的通用LCD背光应用,能够驱动多达40白光LED,提供总计达6W的LED输出功率,并帮助设计人员提升背光能效。此外,采用LED背光的大尺寸液晶电视日渐增多,其中尤以侧光式LED背光为主,通常需要采用6个单串的LED光条(每串LED视为一个LED通道)。现有6通道侧光式白光LED中每个LED通道均含有专用驱动器IC、电感型DC-DC升压转换器及及开关。而安森美半导体应用于大尺寸侧光式LED背光液晶电视的多通道线性LED驱动器CAT4026支持多通道,能以单颗IC控制6个LED通道,能效目标范围高于90%,能效典型值量多达94%,且针对LED开路和过多LED短路等故障条件提供保护。

  在通用照明应用方面,不同功率应用需要不同的LED驱动方案。在低功率应用中,可以采用安森美半导体的NCL30000带功率因数校正的离线式LED驱动器,兼容TRIAC调光。这种驱动器直接驱动LED,并具有恒流输出稳流功能;功率因数高于0.9,符合IECC类谐波含量标准,超出“能源之星”的规范;处于5至15W的低输出功率电平时,能效高于80%,非常适合这类通用照明应用。而在大功率的街道照明应用中,可以采用安森美半导体的NCP1607PFC控制器加NCP1397谐振半桥控制器这样的整体式方案,能效达92%-93%,并降低电磁干扰。

  总结

  随着LED在光亮度、能效及成本方面的全面改善,LED照明正从小尺寸移动设备背光、相机闪光、大型显示屏等专业细分应用进一步扩展开来,迈进汽车照明、较大LCD背光甚至通用照明市场,前景光明。瞄准这些应用的设计人员需要选择高性能、高能效的LED照明驱动方案。安森美半导体提供丰富的高能效LED驱动器、稳压器,满足不同细分应用、电流要求及功率等级的需求,并提供经过测试的高能效GreenPoint?参考设计,帮助设计人员缩短设计周期,加快产品上市进程。

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